Giessener Elektronische Bibliothek

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Einfluss von OberflÀchenmodifikationen auf die Ladungstransferkinetik in Hybridsolarzellen

Influence of surface modifications on the charge transport dynamics in dye-sensitized solar cells

Richter, Christoph


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-118604
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2016/11860/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Farbstoffsolarzelle , ZnO , Perowskit
Freie Schlagwörter (Englisch): dye-sensitized solar cells , ZnO , perovskite
PACS - Klassifikation: 33
Universität Justus-Liebig-UniversitĂ€t Gießen
Institut: Institut fĂŒr Angewandte Physik
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mĂŒndlichen PrĂŒfung: 26.11.2015
Erstellungsjahr: 2015
Publikationsdatum: 11.01.2016
Kurzfassung auf Deutsch: Zu Beginn dieser Arbeit wurde die Injektionsdynamik der Idolinfarbstoffe D149, DN91, DN216 und DN285 in einer farbstoffsensibilisierten Solarzelle untersucht. Dabei wurden die Dynamik in Lösung, Farbstoff adsorbiert auf ZnO mit Kontakt Luft und im Kontakt mit einem Redoxelektrolyten untersucht. Die vollstĂ€ndige Analyse der Dynamik, fĂŒr eine farbstoffsensibilisierte Solarzelle basierend auf ZnO, in einem vollstĂ€ndigen Zellaufbau, wurden erstmalig durchgefĂŒhrt. Hierbei zeigte sich, dass der Idolinfarbstoff D149 im Kontakt mit einem Redoxelektrolyten von der HalbleiteroberflĂ€che desorbiert. Daher wurden in folgenden Studien die zweiankrigen Farbstoffe DN91, DN216 und DN285 verwendet. Diese Farbstoffe unterschieden sich in der LĂ€nge der zweiten Ankergruppe. Die LĂ€nge der Ankergruppe hatte einen direkten Einfluss auf die gemessene Injektionszeit der Farbstoffe in das ZnO. So stieg die Injektionszeit mit zunehmender KettenlĂ€nge an. Die Injektion der Elektronen vom angeregten Zustand der FarbstoffmolekĂŒle erfolgt in zwei unterschiedlichen Zeiten. Es wurde eine sehr schnelle Zeitkonstante im Bereich von 100 fs fĂŒr alle Farbstoffe gemessen. Die andere Zeitkonstante betrug je nach verwendeten Farbstoff zwischen 20 ps bis 40 ps. Im nĂ€chsten Kapitel wurden alternative AbscheidebĂ€der fĂŒr die elektrochemische Abscheidung des ZnO untersucht. Dabei wurde das Anion der verwendeten Salze ausgetauscht. Das Anion Chlorid wurde durch Perchlorat ersetzt. Durch den Tausch der Anionen konnte die Defektkonzentration des elektrochemisch gewachsenen ZnO verĂ€ndert werden. Diese VerĂ€nderungen waren in der chemischen KapazitĂ€t der Solarzellen messbar und hatten einen direkten Einfluss auf die Rekombination von LadungstrĂ€gern an der GrenzflĂ€che Halbleiter/Elektrolyt. Im nĂ€chsten Kapitel wurde der Einfluss von verschiedenen OberflĂ€chenmodifikationen auf die Rekombination von LadungstrĂ€gern in der Solarzelle untersucht. Die OberflĂ€che wurde gezielt durch eine Behandlung mit HCl, NH3 , H2O2 und Octanthiol verĂ€ndert. Eine Behandlung des ZnO mit H2O2 war die erfolgversprechendste Methode. Die Rekombination konnte gegenĂŒber einer unbehandelten OberflĂ€che reduziert werden. Jedoch wurde die Anbindung der Farbstoffe erschwert, was einen geringen Photostrom zur Folge hatte. Gegen Ende der Arbeit wurde ZnO als elektronenselektive Schicht in Perowskitsolarzellen untersucht. HierfĂŒr wurde die elektrochemische Abscheidung von kompakten ZnO verbessert. Dies gelang durch eine chemische Aktivierung des FTO, wodurch die Keimbildung des ZnO bei der elektrochemischen Abscheidung verbessert wurde. Durch das Verfahren war es möglich ZnO abzuscheiden, welches das FTO Substrat vollstĂ€ndig bedeckte. Die GrenzflĂ€che Perowskit/ZnO erwies sich als nicht stabil, da der Perowskit sehr schnell zu PbI 2 degradierte. Dennoch war es durch die Anpassung einer Synthese möglich Perowskitsolarzellen herzustellen, die einen Wirkungsgrad von 6,87 % aufwiesen.
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