Project R-4053

Verbetering van hybride zonnecellen door gecontroleerde manipulatie van energieniveaus aan het donor-acceptor grensvlak (Onderzoek)

Hybride (organisch/anorganische) zonnecellen bieden een aantrekkelijk alternatief voor klassieke silicium-gebaseerde zonnecellen wat betreft productiekost en -gemak. Het meest fundamentele verschil tussen deze types zonnecellen is dat de absorptie van licht in het geval van een siliciumzonnecel vrije ladingsdragers induceert, daar waar in een hybride zonnecel slechts gebonden elektron-gat-paren (excitonen) ontstaan. Om dus ladingen te kunnen onttrekken van zulk een hybride zonnecel moeten de excitonen gesplitst worden aan het grensvlak tussen het donor- en acceptormateriaal. De gunstige alignering van de energieniveau's horende bij deze materialen is daarom een hoofdvereiste voor een hoge efficiëntie van de zonnecel. Ondanks dat er verschillende modellen zijn voorgesteld om deze alignering in organische en hybride devices te verklaren, is er nog geen sluitende consensus betreffende de onderliggende natuurkundige principes. Doch, fundamentele inzichten over de elektronische effecten die optreden aan het donor-acceptor grensvlak zijn van het grootste belang om universele designregels te kunnen opstellen die leiden naar efficiëntere zonnecellen. Dit project streeft er daarom naar om de energetisch-elektronische eigenschappen te bestuderen aan het metaal-oxide/polymeer grensvlak bij de preparatie van hybride zonnecellen, en de bekomen resultaten te correleren aan de fotovoltaïsche parameters van diezelfde devices. Energieniveau's aan beiden zijden van het donor-acceptor grensvlak worden gemanipuleerd en gecontroleerd op een systematische manier, door moleculaire tussenlagen aan te brengen met variërende dipoolmomenten. Dit zal toelaten om de sleutelparameters te identificeren die de efficiëntie bepalen, en uiteindelijk te verhogen naar beduidend hogere waarden.

01 oktober 2012 - 30 september 2013