urn:nbn:de:hbz:468-20130312-112320-7 - Bergische Universität ...

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Dabei dient die transparente Titanoxid-Schicht zwischen den beiden Zellen als
Elektronentransport und -sammelschicht für die erste Solarzelle und als Substrat für die
zweite Solarzelle. In den aktiven Schichten der beiden Zellen kann ein einziges Donormaterial
oder zwei unterschiedliche Materialien verwendet werden. K. Leo et al. haben 2005 mit einer
Tandemsolarzelle mit einem einzigen Donormaterial einen Wirkungsgrad von 3,8 %
publiziert, während die einfache Bulk-Heterojunction-Solarzelle einen Wirkungsgrad von
2,1 % erreichte. Bei zwei Donormaterialien mit unterschiedlichen Absorptionsmaxima wird
der Bereich der absorbierten Photonen vergrößert und so der Wirkungsgrad erhöht. Dabei
wird in der Regel das Polymer mit der größeren Bandlücke in der ersten Solarzelle verwendet
und das Polymer mit der kleineren Bandlücke in der zweiten Zelle. [20,21] Die höchsten
Wirkungsgrade von Tandem-Solarzellen wurden 2012 von Sumitomo Chemicals, Japan, in
Zusammenarbeit mit Y. Yang et al. von der UCLA (University of California, Los Angeles)
mit 10,6 % [22] (Polymer als Donormaterial) und von Heliatek, Dresden, mit 10,7 % [23]
(Oligomer als Donormaterial) publiziert.
1.2.2 Funktionsprinzip organischer Solarzellen
Um den Wirkungsgrad zu verbessern und die verwendeten Materialien zu optimieren, muss
deren physikalische Wirkungsweise genauer betrachtet werden. Als Substrat für die Bulk-
Heterojunction-Solarzelle dient eine transparente, leitfähige Elektrode (Anode), wie ITObeschichtete
Glas- oder Plastik-Substrate (vgl. Abb. 3). Darauf wird PEDOT:PSS, mit
Poly(styrolsulfonat) dotiertes Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (s. Abb. 4), aus einer wässrigen
Lösung aufgebracht. Diese Schicht gleicht die Unebenheiten der Elektrodenoberfläche aus,
um die Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen zu reduzieren, und erleichtert die Loch-
Injektion/Extraktion. Die aktive Schicht mit der Elektronenakzeptor/-donor-Mischung wird
häufig aus Lösung aufgebracht. Über Zusätze kann auf die Morphologie des Films und damit
auch auf den Wirkungsgrad der Solarzelle Einfluss genommen werden. Die Topelektrode, ein
Metall mit einer im Vergleich zu ITO geringeren Austrittsarbeit, z.B. Aluminium, wird zum
Schluss aufgedampft. [3,11]