Organische Solarzellen (OPV) bestechen durch hohes wirtschaftliches
Potenzial. Große Anstrengungen wurden bereits in Hinblick auf die Effizienz
unternommen. Aktuelle Spitzenwirkungsgrade liegen bei 12%, vergleichbar mit
anorganischen Dünnschichtsolarzellen. Allerdings bleibt die Stabilität eine
Schwachstelle auf dem Weg zur Marktreife. Aufgrund ihrer organischen Natur,
ist OPV sehr empfindlich gegenüber Licht, Wärme, Sauerstoff und
Feuchtigkeit, wobei alle unter Standard-Arbeitsbedingungen gleichzeitig
vorliegen. In meiner Arbeit untersuche ich die Stabilisierung gegen
photooxidative Degradation, unter Verwendung zusätzlicher stabilisierender
Verbindungen, welche direkt in die Aktivschicht eingebracht werden. Hierzu
wurde eine Vielzahl an Verbindungen mit unterschiedlichen
Stabilisierungsmechanismen im Modell-System
Poly(3-Hexylthiophen-2,5-diyl):Phenyl-C61-Buttersäure Methylester
(P3HT:[60]PCBM) getestet. Die hergestellten Solarzellen wurden unter
Beleuchtung, bei mäßiger Temperatur und in Gegenwart von Luft gealtert und
ihre Langzeitstabilität evaluiert. Eine enorme Zunahme der akkumulierten
Leistungserzeugung um einen Faktor größer 3, unter Verwendung von
Wasserstoffdonatoren und UV-Absorbern, konnte mittels spektroskopischer und
mikroskopischer Untersuchungen auf eine verringerte Bildung freier Radikale
zurückgeführt werden. Meine Arbeit unterstreicht das Potenzial von
Additiven zur Stabilisierung von OPV. Es muss allerdings beachtet werden,
dass das Additiv die Schichtmorphologie und photophysikalischen Prozesse
innerhalb der photoaktiven Schicht nicht negativ beeinflussen. Anhand des
Modellsystems P3HT:[60]PCBM, konnte gezeigt werden, dass die photoaktive
Schichten bestehend aus einer ternären Mischung von Polymer, Fulleren und
Stabilisator angewendet werden können, um die Lebensdauer von OPV
wesentlich zu verlängern. Dieser Ansatz kann prinzipiell auf andere OPV
Systeme übertragen werden, sofern das Additiv die geschilderten
Anforderungen erfüllt. Durch Zugabe kleinster Mengen kostengünstiger
Stabilisatoren kann, unabhängig von der intrinsischen photochemischen
Stabilität der eingesetzten Materialien, eine signifikante Verbesserung der
Lebensdauer und somit gesteigertem Wert des Gesamtsystems organische
Solarzelle erreicht werden. Daher haben diese Erkenntnisse eine große
Bedeutung für die Vermarktung von OPV.