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Kompetenzen ISE

Fraunhofer Allianz Nanotechnologie
 

 Nanostrukturierte Solarzellenarchitekturen

Einleitung
Der am weitesten verbreitete Aufbau organischer GC Solarzellen ist planar. Hierbei befindet sich die lichtabsorbierende Schicht zwischen einer transparenten ITO-Elektrode und einer Aluminiumelektrode. Ein Schwerpunkt unserer Arbeiten stellt die Entwicklung neuartiger Solarzellenarchitekturen dar. Ziele sind der Ersatz der voraussichtlich in Zukunft kostenbestimmenden ITO-Elektrode als auch eine Verbesserung der Effizienz.

Der hier verfolgte Ansatz beruht auf der Entwicklung periodisch mikrostrukturierter Substrate. Zwei Strukturtypen – Mikroprismen und vergrabene Nano-Elektroden – werden derzeit entwicklet. Optische und elektrische Simulationsrechnunen, unterstützt durch Experimente, ermöglichen die Optimierung dieser Konzepte.

Solarzellenarchitektur
Die Mikroprismen-Struktur (siehe Bild 1a und 1b) mit einer Periode von 100 µm kann als aufgefaltete planare Solarzelle betrachtet werden. Die Vorteile sind die Erhöhung der Lichtabsorption aufgrund der zweifach-Reflexion sowie der Ersatz der ITO-Elektrode durch eine polymere Elektrode, welche durch ein Metall-Grid unterstützt wird.

 

Bild 1 a und 1b: Organische Solarzelle basierend auf dem Mikroprismen-Konzept.

Konzept-Skizze Mikroprismen
Bild 1a: Konzept-Skizze Mikroprismen

REM-Aufnahme eines Mikroprismen-Substrates
Bild 1b: REM-Aufnahme eines Mikroprismen-Substrates

Das Konzept vergrabener Nano-Elektroden ist in Bild 2a ind 2b dargestellt. Eine Elektrode ist planar, die Gegenelektrode ist lamellenförmig aufgefaltet. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin begründet, dass die Weglänge eines Ladungsträgers zur Elektrode minimiert wird.

Bild 2a und 2b: Organische Solarzelle basierend auf dem Konzept vergrabener Nano-Elekrode.

 

Bild 2a: Konzept-Skizze Nano-Elektroden

  Konzept-Skizze Nano-Elektroden
     

 

 

 

Bild 2b: REM-Aufnahme eines Querschnitts durch eine auf Acrylsubstrat aufgebrachte Nano-Elektrode

  REM-Aufnahme Nano-Elektrode

Materialentwicklung

Organische Solarzellen und Farbstoffzellen

 

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Inhalt Ergänzungen

 

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