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Lichtmanagement in organischen Solarzellen

Flexibel. Druckbar. Semitransparent. Diese Eigenschaften organischer Solarzellen  machen sie zu perfekten Kandidaten für die Gebäude- und Fensterintegration.  Da unter diesen Umständen das Nachverfolgen der Sonne unmöglich wird, sind die winkelabhängigen Absorptionseigenschaften organischer Solarzellen von großer Bedeutung.  Anhand optischer und elektrischer Charakterisierung und unter Zuhilfenahme optischer Simulationen, erforschen wir die Funktion organischer Solarzellen unter schräger Beleuchtung.

Organische Solarzellen, sowie Solarzellen allgemein, werden normalerweise unter senkrechtem Lichteinfall einer simulierten Sonne charakterisiert (z.B. durch eine Xenon Bogenlampe mit Filtern). Senkrechter Lichteinfall ist in der Realität nur selten zu finden. Meistens wird die Solarzelle schräg beleuchtet. Hierfür haben wir einen rotierenden Messhalter konstruiert, mit dessen Hilfe Solarzellen unter verschiedenen Beleuchtungswinkeln vermessen werden können. Organische Solarzellen zeigen dabei einen stabilen Wirkungsgrad unter Beleuchtungswinkeln von bis zu 65°, was mehr als ausreichend für Anwendungen in Gebäudefassaden, Fenstern und allen anderen stationären Installationen ist. Darüber hinaus haben wir die Winkelabhängigkeit organischer Tandem Solarzellen untersucht, in denen zwei Solarzellen aufeinander gebaut werden, um den Wirkungsgrad des Bauteiles zu verbessern. Obwohl eine Tandemzelle mehr als die doppelte Anzahl funktioneller Schichten im Bauteil besitzt, beobachten wir das gleiche winkelunabhängige Verhalten wie bei organischen Einzelsolarzellen.

Zum Weiterlesen:

  • J. Mescher et al., Illumination angle and layer thickness influence on the photo current generation in organic solar cells: A combined simulative and experimental study, AIP Advances, 2015, 5, 077188, DOI: 10.1063/1.4928074.