Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-3729
Rostalski, Jörg
Der photovoltaisch aktive Bereiche molekularer organischer Solarzellen
163 S., 1999

In dieser Arbeit ist der organische Kontakt vakuumsublimierter dünner Schichten aus dem p-leitenden Zinkphthalocyanin (ZnPc) und dem n-leitenden Perylenpigment, Bis-Methyl-3,4,9,10-Perylentetra-carbonsäure-diimid (MPP) detailliert untersucht worden. Die Dicke des photovoltaisch aktiven Bereiches, der am Kontakt der beiden Materialien geformt wird, liegt in einem Bereich von ungefähr 10 nm, was durch Modellierung der experimentellen Photostromspektren ermittelt worden ist. Diese Modellierung liefert ferner einen Hinweis auf eine Raumladungszone, in der die absorbierten Photonen einen Photostrom verursachen, während die außerhalb der Raumladungszone absorbierten Photonen nicht zum Photostrom beitragen. Die sorgfältige Untersuchung von Elektroabsorptions-spektren, deren Spannungsabhängigkeit zum ersten Mal an organischen p/n-Heterosolarzellen bestimmt worden ist, liefert einen deutlichen Hinweis auf die Existenz eines elektrischen Feldes im Inneren der Solarzelle. Die bei der elektrischen Polarisation der Zelle beobachtete Spannungsabhängigkeit der Lumineszenzlöschung bestätigt die aus dem Raumladungsmodell erwartete Spannungsabhängigkeit. Alle drei Experimente liefern eine klaren Hinweis auf die Existenz einer klassischen p/n-artigen Raumladungszone am Kontakt der beiden organischen Materialien.

Zur Erreichung einer höheren internen Photostromeffizienz (IPCE) ist eine Kompositschicht bestehend aus ZnPc und C60 auf die MPP-Schicht aufgedampft worden. Anstelle eines p/n-Überganges mit einer Dicke von nur 10 nm wird nun ein sich durchdringendes Netzwerk geformt. Die Dicke des photovoltaisch aktiven Bereichs wird hierdurch auf über 30 nm ausgedehnt. Die IPCE im Absorptionsmaximum der Solarzelle konnte von ungefähr 12% auf fast 40% erhöht werden, was zu einem Kurzschlußphotostrom von 3,6 mA/cm2, gemessen unter einem AM 1,5-Sonnensimulator bei einer Intensität von 860 W/cm2, führt.


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Letzte Änderung: 07.06.2022