Das Projekt "Interface properties and electronic structure of thiophene-based materials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das Hauptziel des Projekts ist ein tieferes Verständnis des elektronischen Verhaltens der aktiven organischen Schichten (Blends) in organischen Solarzellen und ihren Grenzflächen (Elektrode/org. Material und Polymerschicht/Polymerschicht). Die elektronische Eigenschaften der Grenzflächenschlichten und sowie von neuen organischen Materialien werden systematisch abgestimmt. Hierfür werden speziell hergestellte polymere und oligomere Donorkomponeten für Polymer (oder Oligomer)/Fulleren-basierte Donor/Akzeptor-Paare als aktive Schicht in Bulk-Heterojunction'-Solarzellen ausgewählt. Eine systematische Studie soll die Beziehungen zwischen ihrem Wachstum, ihrer Grenzflächeneigenschaften und der daraus resultierenden elektronischen Struktur klären. Ein weiterer Focus des Projekts liegt auf der Stabilität der neuen organischen Materialien und ihrer Grenzflächenschichten unter Normalbedingungen. Der Abbau durch photooxidative Prozesse soll dabei untersucht werden. Die Studien werden unter Zuhilfenahme komplementärer spektroskopischer Techniken durchgeführt, die weit reichende und detaillierte experimentelle Informationen über die physikalischen Eigenschaften der organischen Materialien liefern.
Das Projekt "Erforschung, Entwicklung und Integration materialeffizienter Prozesstechnologien für zukünftige Anwendungen von semi-transparenter Flex-OPV - Teilprojekt: Optimierung des Dreiwalzwerkprozesses für gedruckte semi-transparente Bulk-Heterojunction Solarzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EXAKT Advanced Technologies GmbH durchgeführt. Entwicklung eines Herstellungs- und Verarbeitungsprozesses von OPV-Druckpasten bzw. -tinten mit Hilfe eines in den Herstellungsprozess integrierten Dreiwalzwerkes. Anpassung des Dreiwalzwerkes an den Herstellungsprozess zur Optimierung der Druckpasten im Funktionstypenstatus. Definition des Herstellungsverfahrens der Druckpasten (Direktdispergierung der Drucktinte bzw. -paste vs. Masterbatchansatz mit anschließender Verdünnung vor dem Druckprozess). Untersuchung der Druckpastenqualität in Abhängigkeit von dem verwendeten Dreiwalzwerktyp(80 oder 120mm Walzendurchmesser). Herstellung von Druckpasten bzw. Drucktinten für die Projektpartner. Entwicklung einer optimierten Produktzuführung in den Dreiwalzwerkprozess, einer Kapselung des Walzen- und Abnehmerbereiches. Verbesserung der Kühlung des zu verarbeiteten Materials vor, während und nach dem Dreiwalzwerkprozess, zur Minimierung des Lösungsmittelverlustes und zur Gewährleistung der nötigen Reproduzierbarkeit der Produktqualität.
Das Projekt "Erforschung, Entwicklung und Integration materialeffizienter Prozesstechnologien für zukünftige Anwendungen von semi-transparenter Flex-OPV - Teilvorhaben: Entwicklung hocheffizienter semi-transparenter, individualisierter flexibler OPV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Das Ziel des Verbundprojekts besteht in der Erforschung und Entwicklung produktionstauglicher sowie material- und energieeffizienter R2R-Prozesstechnologien, die es erlauben, semi-transparente OPV komplett atmosphärisch prozessiert zu erzeugen. Dabei werden die Forschungsarbeiten von Anfang an mit starkem Bezug zu den End-Anwendungen ausgerichtet. Dies erfolgt durch konsequentes Verlinken der Forschungsarbeiten an Materialien, Prozessen und Devices mit den Forschungsarbeiten zu den zukunftsweisenden End-Anwendungen in den Bereichen Architektur und Textil. Das Fraunhofer IAP arbeitet an der Entwicklung neuer Donorpolymere für gedruckte semi-transparente BHJ-Solarzellen. Dies beinhaltet auch ein up-scaling der Synthese um aussichtsreiche Materialien im 10 g Maßstab verfügbar zu machen. Ziel ist eine Flüssigprozessierung aus umweltfreundlichen Lösemittel, deren Umsetzung im Device zu semi-transparenten Zellen mit einem Effizienztarget von 5% angestrebt wird. Hierbei werden Drucktechniken wie der Inkjet-Druck als digitale Abscheidemethode oder der Slot Die Druck zur Flächenbeschichtung evaluiert und eingesetzt. Vor allem digitale Drucktechniken erscheinen als eine attraktive Methode zur Herstellung von Freiformen mit einem spezifischen Farbeindruck, um Anwendungen in Architektur und Textil attraktiv zu gestalten. Dies stellt ein Alleinstellungsmerkmal der organischen Photovoltaik dar und ist mit den am Markt verfügbaren alternativen Techniken nicht realisierbar.
Das Projekt "Synthese kurzwelliger Merocyaninfarbstoff- Absorbermaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Der Beitrag dieses Teilvorhabens besteht in der Synthese von organischen Farbstoffen mit Donor-pi-Brücke-Akzeptor-Gerüst (Merocyanine), die sich als Absorbermaterialien für vakuumprozessierbare Multischicht-Solarzellen, insbesondere sogenannte 'Bulk-Heterojunction' (BHJ)-Solarzellen eignen. Hieraus ergibt sich ein Anforderungsprofil, welches neben den Absorptions- und Lochleitereigenschaften auch thermische Stabilität und Sublimierbarkeit bei anwendungstauglichen Temperaturen beinhaltet. Folgende Arbeiten sind geplant: AP (Arbeitspaket) 1: Farbstoffsynthese: Strukturvariationen der Cyanoindandion-Akzeptoreinheit: a) Synthese von Farbstoffen mit neuen Akzeptoreinheiten. b) Charakterisierung der Absorptions- und Redoxeigenschaften der gelösten Farbstoffe. AP2: Farbstoffsynthese: Bichromophore Merocyanine: a) Synthese von Farbstoffen, welche aus zwei anellierten Merocyaninen bestehen. b) Charakterisierung der Absorptions- und Redoxeigenschaften der gelösten Farbstoffe. AP3: Charakterisierung von Festkörper- und Transporteigenschaften: a) Kristallstrukturanalyse wichtiger Vertreter aus AP1 und AP2. b) Vergleich der Absorptionseigenschaften von Festkörperproben, Dünnfilmen und BHJ-Materialien auf Basis von Farbstoffen aus AP1 und AP2. c) Charakterisierung der Transporteigenschaften ausgewählter Farbstoffe in vakuumprozessierten organischen Transistoren. AP4: Synthesen im Multigrammmaßstab ausgewählter Merocyaninfarbstoffe für die Optimierungsarbeiten an Solarzellen bei Partnern.