Neues Molekül-Design für mehr Solarpower
Chemiker/-innen der FAU wollen Wirkungsgrad organischer Fotovoltaik weiter
erhöhen
Mit optimierten kohlenstoffreichen Molekülen wollen Chemikerinnen und
Chemiker der Friedrich-Alexander-Universitä
Grenzen organischer Fotovoltaik erweitern. Im Projekt UP&DOWN sollen
Kohlenstoffverbindungen so designt werden, dass einfallendes Sonnenlicht
deutlich effizienter genutzt wird und damit mehr elektrischen Strom
erzeugt. Spektroskopie im Femtosekundenbereich soll dabei helfen, die
zugrundeliegenden Prozesse besser zu verstehen und die Entwicklung der
neuen Molekülklassen beschleunigen.
An der FAU wird intensiv daran geforscht, organische Solarmodule auf Basis
von Kohlenstoffverbindungen leistungsfähiger zu machen. Ein
erfolgversprechender Ansatz ist die optimierte Nutzung der Singulett-
Spaltung (SF) und der Triplett-Triplett-Annihilation (TTA). Bei der SF
erzeugt ein energiereiches Photon nicht nur ein, sondern gleich zwei
angeregte Zustände, bei der TTA werden zwei energiearme Photonen genutzt,
um ein Molekül über Zwischenschritte auf eine deutlich höhere Energiestufe
zu heben. Das grundlegende Verständnis dieser beiden Mechanismen ist dazu
geeignet und notwendig, Solarmodule mit deutlich höherem Wirkungsgrad zu
entwickeln.
Forschende am Lehrstuhl für Physikalische Chemie I um Prof. Dr. Dirk Guldi
und Prof. Dr. Rik R. Tykwinski von der University of Alberta, Kanada,
wollen Materialien entwickeln, die es ermöglichen, beide Prozesse in einem
Fotovoltaikmodul zu kombinieren. Das neue Projekt „Verbesserte
Solarenergie-Gewinnung durch Optimierung der Auf- und Abkonversion in
organischen Molekülen (UP&DOWN)“ konzentriert sich dabei auf Acene –
aromatische Kohlenwasserstoffe, die aus einer linearen Kette von
Benzolringen bestehen. Die Idee der Forschenden ist es, einzelne Ringe
durch andere Molekülgruppen zu ersetzen und damit die Eigenschaften des
organischen Materials zu optimieren. Durch modernste Spektroskopie sollen
die Reaktionen dieser neuen Moleküle im Femtosekundenbereich – eine
Femtosekunde entspricht einer Billiardstelsekunde – beobachtet und die
oben genannten Reaktionsmechanismen aufgeklärt werden.
UP&DOWN ist aus dem FAU-eigenen Projekt „Singlet fission in novel organic
materials – an approach towards highly-efficient solar cells”
hervorgegangen, das sich speziell auf die Singulett-Spaltung konzentrierte
und von der Emerging Fields Initiative (EFI) gefördert wurde. Mit der EFI
unterstützt die FAU besonders risikoreiche, interdisziplinär angelegte
Verbundvorhaben innerhalb der Universität.
