Project R-4649

Titel

Verbetering van polymeer/ZnO hybride zonnecellen door optimalisatie van ladingsdragerstransport en gecontroleerde manipulatie van energieniveaus (Onderzoek)

Abstract

Organische / anorganische (hybride) zonnecellen vormen een zeer verkiesbaar alternatief voor klassieke silicium gebaseerde fotovoltaïsche cellen, zowel dankzij het productiegemak (bv. printen) en de kost. Dienovereenkomstig, zijn er de laatste tijd veel meldingen geweest over hybride zonnecellen die ZnO of TiO2 met poly(3-hexylthiophene) (P3HT) combineren. Hun efficiëntie is echter nog vrij slecht (<2%) in vergelijking met die verkregen bij volledig organische zonnecellen (+/- 10%), hoewel de laatste lijden aan morfologische instabiliteit. Zelfs nanogemodelleerde zonnecellen, die een groot actief oppervlak voor ladingsscheiding aanbieden samen met een lading-transport vriendelijke morfologie, verrichten nog steeds maar onder de 1% voor een ZnO/P3HT systeem, terwijl deze materialen beschikken over de fysische eigenschappen om meer dan een grootteorde beter te presteren. Bijgevolg, het identificeren van de factoren die de efficiëntie van organische/anorganische zonnecellen beperken blijft een uitdaging. De hoofdverdachten als beperkende factor zijn de elektronische eigenschappen (energieniveau uitlijning) op het raakvlak tussen de organische en de anorganische fase, en hun individuele bulk ladingstransporteigenschappen. Daarom maakt dit project gebruik van een tweeledige strategie, dat start van de P3HT/ZnO zonnecel als modelsysteem. Aan de ene kant streeft het ernaar om zorgvuldig de transporteigenschappen van zowel de organische als de anorganische fase fijn te stemmen en balanceren door hun optimale morfologie na te streven. Ten tweede, worden de energetica op polymeer/metaal-oxide interfaces gemoduleerd d.m.v. moleculaire functionalisatie tijdens de bereiding van geschikte hybride zonnecellen. De combinatie van deze twee pijlers zullen ervoor kunnen zorgen dat een engineering aanpak uitgevoerd kan worden om de prestatie van organische/anorganische zonnecellen omhoog te duwen tot significant hogere waarden.

Periode

01 oktober 2013 - 30 september 2016