Prof. Dr. Eva M. Herzig und Fabian Eller M.Sc. (v.l.) im Röntgenlabor der Herzig Group an der Universität Bayreuth. Foto: UBT / Chr. Wißler
18.01.2023 – Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) will in den nächsten vier Jahren eine Forschungsgruppe um Prof. Dr. Eva M. Herzig fördern, das die aktiven Schichten von gedruckten organischen Solarzellen erforscht. Dabei steht für die Juniorprofessorin für Dynamik und Stukturbildung an der Universität Bayreuth und die anderen Forscher:innen die Frage im Mittelpunkt, wie die Umwandlung des Sonnenlichts in freie Ladungsträger durch die Anordnung der Moleküle optimiert werden kann.
Gedruckte organische Solarzellen sind leicht und flexibel und können mit geringem Energieaufwand hergestellt werden, da ihr hauptsächlicher Bestandteil auf Kohlenstoff basiert. Trotz intensiver Forschungsbemühungen weltweit ist es bisher jedoch noch nicht gelungen, großflächige organische Solarzellen herzustellen, die zwei wesentliche Eigenschaften kombinieren: hohe Stabilität, die eine zu schnelle Alterung der Module verhindert, und hohe Effizient bei der Umwandlung des Sonnenlichts in elektrische Energie.
Gedruckte organische Solarzellen. Foto: Eva M. Herzig / Universität Bayreuth
Die universitätsübergreifende DFG-Forschungsgruppe hat sich daher zum Ziel gesetzt, diejenigen Faktoren, die für die Effizienz und Stabilität gedruckter Solarzellen ausschlaggebend sind, zu identifizieren und gezielt zu beeinflussen. Gemeinsam wird die Gruppe daher darauf hinarbeiten, dass hochleistungsfähige und langlebige Solarzellen kostengünstig im Industriemaßstab gedruckt werden können.
Das Team von Prof. Dr. Eva Herzig an der Universität Bayreuth ist spezialisiert auf die Erforschung der aktiven Schicht organischer Solarzellen. In dieser Schicht wird das Sonnenlicht in freie Ladungsträger – das heißt in Elektronen und Löcher – umgewandelt. Dabei spielt die räumliche Verteilung der Moleküle eine zentrale Rolle. „In Bayreuth wollen wir untersuchen, wie sich die Anordnung der Moleküle in der aktiven Schicht beeinflussen lässt, wenn organische Solarzellen gedruckt werden. Eine weitere zentrale Frage ist es, wie stabil diese gezielte Nanostrukturierung in der fertig gedruckten Solarzelle sein wird“, erklärt Herzig. Um diese Fragen klären zu können, steht ihrer Arbeitsgruppe ein hochmodernes Röntgengerät zur Verfügung. Neueste Technologien auf dem Campus ermöglichen es zudem, das Trocknen sehr dünner organischer Schichten zu beobachten und systematisch zu beeinflussen. Darüber hinaus sind Experimente an Großforschungseinrichtungen im In- und Ausland, beispielsweise am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg oder der Advanced Light Source (ALS) in Berkeley/USA, geplant. Mit ihren Forschungsergebnissen wird die „Herzig Group“ innerhalb der DFG-Forschungsgruppe dazu beitragen, organische Solarzellen von Grund auf zu verstehen und weiterzuentwickeln. (jr)