Antti Ojala

• In this study, a double-donor concept is used to improve the performance of thermally evaporated merocyanine(s)/C60 bulk heterojunction (BHJ) solar cells. It is shown that the co-evaporation of two merocyanine dyes with absorption bands at ~ 500 nm (SW dye) and ~ 650 nm (LW dye), respectively, together with C60 fullerene results in an improvement of open-circuit voltage (VOC), short-circuit current (JSC) as well as total power conversion efficiency (PCE) compared to the best single-donor cell. The enhancement of JSC is attributed to a higherIn this study, a double-donor concept is used to improve the performance of thermally evaporated merocyanine(s)/C60 bulk heterojunction (BHJ) solar cells. It is shown that the co-evaporation of two merocyanine dyes with absorption bands at ~ 500 nm (SW dye) and ~ 650 nm (LW dye), respectively, together with C60 fullerene results in an improvement of open-circuit voltage (VOC), short-circuit current (JSC) as well as total power conversion efficiency (PCE) compared to the best single-donor cell. The enhancement of JSC is attributed to a higher photon harvesting efficiency of the mixed-donor devices due to a better spectral coverage.…
• Im Rahmen dieser Arbeit wurden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Festkörpermorphologie und der Leistung organischer Solarzellen auf der Basis von Merocyanin-Farbstoffen untersucht. Verschiedene analytische Methoden, vor allem optische Untersuchungen und Röntgenbeugung, wurden verwendet, um die Einkristall bzw. Dünnschichtstruktur der Merocyanine aufzuklären. Zusammenhänge zwischen der Festkörperstruktur der Farbstoffe und deren Leistung in Solarzellen wurden eindeutig nachgewiesen. In Kapitel 2 werden die Grundlagen der organischenIm Rahmen dieser Arbeit wurden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zwischen der Festkörpermorphologie und der Leistung organischer Solarzellen auf der Basis von Merocyanin-Farbstoffen untersucht. Verschiedene analytische Methoden, vor allem optische Untersuchungen und Röntgenbeugung, wurden verwendet, um die Einkristall bzw. Dünnschichtstruktur der Merocyanine aufzuklären. Zusammenhänge zwischen der Festkörperstruktur der Farbstoffe und deren Leistung in Solarzellen wurden eindeutig nachgewiesen. In Kapitel 2 werden die Grundlagen der organischen Photovoltaik erläutert und ein Überblick über den Stand der Forschung auf dem Gebiet der durch Vakuumabscheidung von kleinen Molekülen hergestellten Solarzellen gegeben. Die Technologie der Vakuumverdampfung kleiner Moleküle hat sich in den letzten Jahren rasch weiterentwickelt und steht inzwischen an der Schwelle zur Kommerzialisierung erster Produkte. Vakuumabgeschiedene Solarzellen lassen sich mit hoher Reproduzierbarkeit herstellen und weisen gute Stabilitäten auf. Aus wissenschaftlicher Sicht ist vor allem die gute Verfügbarkeit zahlreicher Donoren und die einfache und exakte Realisierung verschiedenster Bauteilarchitekturen von Interesse. Im Kapitel 3 werden die in dieser Arbeit benutzten Architekturen für die Herstellung und Charakterisierung der Solarzellen vorgestellt und diskutiert. Kapitel 4 präsentiert eine umfassende Studie über die Kristallpackungen der dipolaren Merocyanin-Farbstoffe. Hier wurde vor allem die Wirkung der Dipol-Dipol-Wechselwirkungen auf die gefundenen Strukturmotive in den Kristallstrukturen der Merocyanin-Farbstoffe analysiert. Die statistischen Auswertung zeigt, dass bei einem hohen molekularen Dipolmoment (> 8 D) die Wahrscheinlichkeit für die Anordnung der Moleküle in einer zentrosymmetrischen Raumgruppen erhöht wird. Dimere mit einer antiparallelen Orientierung der Dipolmomente wurden häufig gefunden (Abbildung 1a). Eine detaillierte Untersuchung der Kristallstrukturen zahlreicher Merocyanine, in denen Fischerbase als Donor-Baustein in Kombination mit ...…