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10 Abb. 7: Chemische Strukturen von C 60 und C 60 -PCBM Ausgehend vom Akzeptormaterial und seinen Energieniveaus können geeignete Donormaterialien gesucht werden. In Abb. 8 sind einige Donorpolymere, die in Bulk- Heterojunction-Solarzellen verwendet werden, aufgeführt. [26] Abb. 8: Auswahl einiger Polymere (Donormaterialien) für organische Solarzellen [26] Die Energieniveaus von C 60 -PCBM liegen bei -4,2 eV (LUMO) bzw. -6,0 eV (HOMO). Das LUMO-Energieniveau des idealen Donormaterials ist um 0,3 eV größer als das des Akzeptors und die ideale optische Bandlücke beträgt 1,5 eV. Damit liegt das LUMO-Energieniveau des idealen Donors bei ca. -3,9 eV, das HOMO-Energieniveau bei ca. -5,4 eV. [11]
1. Allgemeine Einleitung 11 1.2.5 Bandlücke E g Den Zusammenhang zwischen dem maximalen Wirkungsgrad einer Solarzelle mit C 60 - PCBM, der Lage der Energieniveaus und der Größe der Bandlücke des verwendeten Donors haben M. C. Scharber et al. untersucht. [26] Um hohe Wirkungsgrade zu erreichen, muss die Bandlücke des Donormaterials möglichst unter 2 eV liegen („low-bandgap“ Polymer) und passende Energieniveaus besitzen. Wie bereits erwähnt, werden durch die Bandlücke auch die Absorptionseigenschaften des Materials bestimmt. Dabei kann die Bandlücke aus dem Filmabsorptionsspektrum abgeschätzt werden, genauer gesagt aus dem Schnittpunkt einer Tangente, die an die langwellige Absorptionskante angelegt wird, mit der Basislinie (Wellenlänge λ g , s. Abb. 9). Die so bestimmte Bandlücke wird als optische Bandlücke bezeichnet (E opt g ), um den Unterschied zu der über Cyclovoltametrie bestimmten Bandlücke kenntlich zu machen. Sie gibt die Energie an, die für die Anregung mindestens benötigt wird. Mit der empirischen Formel 6 kann λ g (in nm) die Bandlücke abgeschätzt werden. 1,0 0,8 Absorption [norm.] 0,6 0,4 0,2 λ g 0,0 300 400 500 600 700 800 900 λ [nm] Abb. 9: Bestimmung der optischen Bandlücke aus dem Absorptionsspektrum Der erste Teil dieser Formel berechnet die Energie der Photonen bei der Wellenlänge λ g ( ∙ ∙ / ) mit dem Planck’schen Wirkungsquantum h (4,1356 ∙ 10 eVs) und der Lichgeschwindigkeit c (300 000 000 m/s). Der Faktor 0,3 berücksichtigt die Excitonenbindungsenergie. [29]
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126 Lsm. Lösungsmittel LUMO lowest
Seite 142 und 143:
128 7.3 Literaturverzeichnis [1] J.
Seite 144 und 145:
130 [43] R. Brückner, Reaktionsmec
Seite 146 und 147:
132 [82] K. F. Jeltsch, M. Schädel
Seite 148:
134 [125] E. Hennebicq, C. Deleener
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