@phdthesis{Liedtke2011,
  author    = {Liedtke, Moritz Nils},
  title     = {Spektroskopische Untersuchung neuartiger Fullerenakzeptoren f{\"u}r organische Solarzellen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-70726},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {In dieser Arbeit habe ich mich haupts{\"a}chlich mit der optischen Spektroskopie im sichtbaren bis nahinfraroten Bereich an Akzeptoren f{\"u}r organische bulk-heterojunction Polymer-Fulleren Solarzellen besch{\"a}ftigt. Dabei f{\"u}hrte ich sowohl Untersuchungen an reinen Fullerenproben als auch Gemischen dieser mit Polymeren durch. Erg{\"a}nzend sind Messungen zur Morphologie, den Spinzust{\"a}nden und der Solarzellenleistung erfolgt. Erreicht werden sollte, die generelle Eignung neuartiger Akzeptoren f{\"u}r organische Solarzellen festzustellen, die photoinduzierten spektroskopischen Signaturen von optisch angeregten Anionen auf Fullerenen verschiedener Gr{\"o}ße zu finden und zu interpretieren sowie zum Abschluss die Abl{\"a}ufe der Ladungstr{\"a}gergeneration in Polymer:Lu3N@C80 Solarzellen nachzuvollziehen und dadurch die Ursache der vergleichsweise geringen Stromdichte in diesen Zellen zu verstehen, die 25 \% geringer ist als in P3HT:PC60BM Solarzellen. Die Ergebnisse sind, dass C70-C70 Dimer Fullerene sehr gute Akzeptoren darstellen, die neben einer etwas besseren Absorption als C60 basierte Akzeptoren im Bereich um 500 nm sehr gute F{\"a}higkeiten als Elektronenakzeptoren zeigen. Die Messung an Fullerenen verschiedener Gr{\"o}ße, um Anionensignaturen zu finden, hat deutliche Signaturen f{\"u}r C60- bei 1.18 eV und f{\"u}r C70- bei 0.92 eV erbracht. Weniger einfach zu finden und interpretieren sind die Signaturen von C80- und C84-. Aufgrund der geringen Signalst{\"a}rke sowie spezieller Eigenheiten der zur Verf{\"u}gung stehenden Fullerene konnte ich nur einen ungef{\"a}hren Bereich von 0.7~eV bis 0.4~eV f{\"u}r die Anionensignaturen absch{\"a}tzen. Allerdings zeigt sich f{\"u}r alle Fullerene eine Rotverschiebung der Anionensignaturen hin zu niedrigeren Energien mit steigender Zahl der Kohlenstoffatome pro Fulleren. Die umfangreichste Untersuchung habe ich an dem Molek{\"u}l Lu3N@C80 in seiner Funktion als Elektronenakzeptor in P3HT:Lu3N@C80 Solarzellen gemacht. W{\"a}hrend das Molek{\"u}l in Kombination mit P3HT eine hohe Leerlaufspannung von 835 mV erzeugt, ergeben diese Zellen geringere Stromdichten. Mein Ziel war es, die Prozesse zu identifizieren und zu verstehen, die daf{\"u}r verantwortlich zeichnen. Aus der Kombination verschiedener Messmethoden, erg{\"a}nzt mit generellen Erkenntnissen zu endohedralen Fullerenen aus der Literatur, ließ es zu, einen intramolekularen Elektronentransfer von den Lutetiumatomen innerhalb des C80 auf das Fulleren als Ursache zu identifizieren. Die in dieser Arbeit gewonnenen Daten liefern weitere Indizien, dass die Verwendung von C70 basierten Fullerenen eine gute Option zur Verbesserung des Wirkungsgrads von organischen Solarzellen sein kann, trotz der h{\"o}heren Herstellungskosten. Die gefundenen Anionensignaturen auf den Fullerenen bieten einen weiteren Ansatz, die Anregungsabl{\"a}ufe in verschiedenen bulk-heterojunctions {\"u}ber spektroskopische Messungen nachzuvollziehen. Abschließend habe ich mit meinen Messungen an Lu3N@C80 einen generell zu beachtenden Effekt aufgezeigt, der bei der zuk{\"u}nftigen Synthese funktionaler Akzeptoren {\"a}hnlicher Art ber{\"u}cksichtigt werden sollte, um eine optimale Leistungsf{\"a}higkeit solcher Molek{\"u}le zu gew{\"a}hrleisten. W{\"a}hrend die Projekte {\"u}ber die Dimer Akzeptoren und das Lu3N@C80 Molek{\"u}l abgeschlossen wurden, sind bei der Untersuchung der Anionen, speziell auf großen Fullerenen, noch Fragen offen, und es w{\"a}ren zus{\"a}tzliche Nachweise w{\"u}nschenswert. Dies k{\"o}nnte mit spinsensitiven und zeitaufgel{\"o}sten Messmethoden, die am Lehrstuhl vorhanden sind, an den hier schon vorgestellten Materialien erreicht werden. Eine weitere M{\"o}glichkeit w{\"a}re es zu versuchen, PC81\$BM zu bekommen und dies zu untersuchen, auch in Gemischen mit noch mehr verschiedenen Polymeren mittels photoinduzierter Absorption.},
  subject      = {Organische Solarzellen},
  language  = {de}
}