Solartrap

Im Mittelpunkt des Projekts SolarTrap stehen stehen theoretische und experimentelle Studien zur Manipulation von Licht in organischen Halbleitern. In den letzten Jahrzehnten haben organische Halbleiter großes Interesse hervorgerufen, da eine zur einfachen und kostengünstigen Herstellung von leistungsfähigen Solarzellen, Leuchtdioden und Photodetektoren möglich scheint. Organische Halbleiter zeichen zeichnen sich durch ihre optischen und elektrischen Eigenschaften aus. Die Einstellung der optischen Bandlücke ist durch die Veränderung der chemischen Struktur erleichtert. Organische Halbleiter  und lassen sich großflächig applizieren , außerdem sind und dünne Filme aus organischem Halbleitermaterial sind mechanisch sehr flexibel.

Bei der Entwicklung organischer Leuchtdioden (OLED) und Solarzellen (OSZ) steht die Verbesserung des Wirkungsgrads, die Verlängerung der Lebenszeit der Bauteile und eine Reduktion der Material- und Produktionskosten im Mittelpunkt. Die Effizienz von OSZ und OLEDs wird unter anderem durch die interne Quanteneffizienz und durch optische Verluste bestimmt. Für eine Qualitätssteigerung sind Nanostrukturen nötig,  die zu einer besseren Ein-oder Auskopplung des Lichts in die OSZ oder OLED führen. Trotz der Fortschritte im Bereich Lichtmanagement mit Nanostrukturen ist die Lichtmanipulation in organischen Filmen mit Hilfe von plasmonischen Strukturen oder Metamaterialien nach wie vor eine Herausforderung.

Im Projekt SolarTrap sollen neuartige Strukturen untersucht werden, die eine erhöhte Absorption von Photonen in der photoaktiven Schicht der OSZ ermöglichen. Dafür werden mit Siliziumoxid beschichtete, sternförmige Goldnanopartikel, Strukturen die zu einer oberflächenverstärkten Lumineszenz-„Up-Conversion“ führen und sogenannte Metastrukturen untersucht. Im Projekt soll die Korrelation der verschiedenen Lichtmanagement-Methoden für verschiedene Solarzellenaufbauten mit der Effizienz der Lichteinkopplung und der Energieumwandlung erforscht werden. Durch die detaillierten Untersuchungen kann auch auf die limitierenden Faktoren der einzelnen Konzepte geschlossen werden. Da sich eine Leuchtdiode wie eine inverse Solarzelle verhält, gelten die erzielten Ergebnisse auch für OLEDs.

Die kombinierten theoretischen und experimentellen Studien werden nicht nur zu neuen Konzepten für das Lichtmanagement führen, sondern auch zu einer besseren Modellierung der optischen und elektrischen Eigenschaften organischer Solarzellen und zu neuartigen Photodetektoren und OLEDs führen.

Publikationen:     
Metamaterials 2015: Optical characterization of large area metamaterials fabricated using UV-based nanoimprint lithography; M.J. Haslinger, J. Danzbergere, T.A. Klar, C. Hrelescu, I Bergmair; oral submitted
Nanometa 2015: Plasmonic Mode Coupling in a Nanoimprinted Metamaterial; Lin Dong , Michael Haslinger , Calin Hrelescu , Jürgen Danzberger, Iris Bergmair and Thomas A. Klar; poster

Projektname:     
Manipulation und Modifikation von Sonnenlicht in organischen Solarzellen

Förderung:     
e!MISSION.at – 4.Ausschreibung

Laufzeit:  
36 Monate