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

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]