Die Herstellung von Polymer-Fulleren Solarzellen ist relativ günstig und unaufwendig. Es werden die Transporteigenschaften des Polymers P3HT, des Fullerens PCBM und von P3HT:PCBM Kompositen in verschiedenen Verhältnissen untersucht. Die Energiebarrieren an den Grenzflächen werden mit Hilfe der Fowler-Nordheim- bzw. des Richardson-Schottky-Modells abgeschätzt. Im Fall ohmscher Kontakte ist der Strom durch die geringe Beweglichkeit von P3HT begrenzt. Die Störstellendichte wird dann aus der Theorie der raumladungsbegrenzten Ströme (SCLC) ermittelt. Der Wirkungsgrad einer P3HT:PCBM- Solarzellen wird durch einen Temperschritt erhöht, und es kommt zur Kristallisation von PCBM. Die optimale Exziton-Aufspaltung tritt bei einem homogenen P3HT:PCBM Gewichtsverhältnis von 1:1 auf, was einem Verhältnis von sechs P3HT Monomer-Einheiten zu einem PCBM Molekül entspricht. Abweichungen hiervon haben Abschirmungseffekte zur Folge, die zu einer Senkung der Effektivität der Exziton-Aufspaltung führen. <dt.>
Manufacturing polymer-fullerene solar cells can be less expensive and less complicated as compared to inorganic solar cells. We studied transport properties of the polymer- poly3(hexyl-thiophene) (P3HT), fullerene - [6,6]-phenyl-C61 butyric acid methyl ester (PCBM), and P3HT:PCBM blends of selected ratios. Interface potential barriers were estimated from Fowler-Nordheim and /or Richardson-Schottky emission theories. In case of ohmic contacts, the current conduction was found to be limited by the low mobilty of P3HT. Trap density was estimated from a space charge limited current model with traps distributed exponentially within the band gap. The efficiency of P3HT:PCBM solar cells improves after thermal annealing, which results in crystallisation of PCBM within the blends. The optimum P3HT:PCBM weight ratio of 1:1 corresponds to 6 monomer units of P3HT per molecule of PCBM. Extra amounts of either material introduce shielding effects which reduce exciton- splitting efficiency. <engl.>
von Vladimir Dyakonov ; Ingo Riedel ; Zivayi Chiguvare ; Carsten Deibel ; Jürgen Parisi ; Christoph J. Brabec ; Niyazi Serdar Sariciftci ; Jan C. Hummelen
