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

1. Allgemeine Einleitung 5
Abb. 4: Chemische Strukturen von Poly(styrolsulfonat) (PSS) und Poly(3,4-ethylendioxythiophen) (PEDOT)
Die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie läuft in vier Schritten an der
Grenzschicht zwischen Elektronendonor und -akzeptor ab. Zuerst wird durch die Absorption
des eingestrahlten Lichts ein Elektron aus dem höchsten unbesetzten Molekülorbital (HOMO)
des Donors, dem konjugierten Polymer, in das niedrigste unbesetzte Molekülorbital (LUMO)
angeregt. Die Anregung kann nur durch die Photonen erfolgen, deren Energie mindestens so
groß ist wie die Energiedifferenz der Molekülorbitale, der sog. Bandlücke. So sind die
Bandlücke und die Absorption direkt miteinander verknüpft. Bei der Anregung entsteht ein
sog. Exciton, ein gebundenes Elektronen-Loch-Paar. Dieses diffundiert im zweiten Schritt zur
Donor-Akzeptor-Grenzschicht. Dort kommt es zu einer Dissoziation des Excitons, bei der das
angeregte Elektron in das LUMO des Akzeptors übergeht. Als letztes müssen die so
entstandenen Ladungen in Richtung der Elektroden transportiert werden, um Strom zu
erzeugen. [3,11] Bei einer idealen aktiven Schicht wird der Weg der Ladungsträger zu den
Elektroden durch die Anordnung des Elektronendonors und -akzeptors im Film erleichtert
(vgl. Abb. 5). Realistischer ist jedoch, dass der Weg der Ladungsträger zu der jeweiligen
Elektrode durch ungeordnete Segmente führt. [1]
Abb. 5: Schema der aktiven Schicht als Doppelschicht (a), als idealisierte Struktur mit Pfaden in Richtung Elektrode
(b) und als ungeordnete Schicht (c) [1]