Project R-4316

Invloed van moleculair gewicht en polydispersiteit op de eigenschappen van printbare organische zonnecellen op basis van nieuwe generatie push-pull polymeren (Onderzoek)

Fotovoltaïsche cellen kunnen een aanzienlijke bijdrage leveren aan een duurzame energieproductie. Organische zonnecellen (OPV), met een mengeling van een geconjugeerd polymeer en een fullereenderivaat als actieve laag, differentiëren zich van standaard Si-zonnecellen doordat ze flexibel en roll-to-roll compatibel zijn alsook esthetische voordelen bieden. Het onderzoek naar OPV heeft de laatste 10 jaar een enorme boost gekend waardoor veel vooruitgang geboekt is, maar het verhogen van de efficiëntie, levensduur en reproduceerbaarheid om tot een markt competitieve technologie te komen, vormt nog een grote uitdaging. Moleculair gewicht (MW) en polydispersiteit (PD) hebben een grote invloed op de mechanische en elektrische eigenschappen van geconjugeerde polymeren. Er heerst echter nog grote onduidelijkheid wat het optimale MW is en wat nu juist de rol van de PD is. Het effect van MW en PD op fotofysische processen zoals ladingsgeneratie en recombinatie of de stabiliteit van push-pull gebaseerde zonnecellen over een bepaalde tijdsperiode zijn nog niet of nauwelijks bestudeerd. Het globale doel van dit doctoraatswerk is een beter begrip van de invloed van het MW en de PD van push-pull polymeren op de elektro-optische eigenschappen en de stabiliteit van printbare organische zonnecellen, waarbij nieuwe inzichten in relatie tot de nanomorfologie, ladingsgeneratie, recombinatie en transport zullen verkregen worden. Deze inzichten kunnen vervolgens leiden tot verbeteringen in efficiëntie, stabiliteit en reproduceerbaarheid. Doorheen het doctoraatsproject wordt er gewerkt aan de hand van vier werkpakketten met verschillende taken. In de eerste fase (werkpakket 1) worden de polymeren gescheiden volgens MW en PD en zal het onderzoek zich toespitsen op controle van de zuiverheid, kristallisatie en thermische eigenschappen van de polymeren. Vervolgens(werkpakket 2) worden deze parameters gerelateerd worden aan optische, elektrische en morfologische eigenschappen van dunne filmen. In het derde werkpakket wordt de verworven kennis van de dunne filmen aangewend voor de productie van zonnecellen. In een latere fase (werkpakket 4) zullen de zonnecellen onderworpen worden aan versnelde verouderingscondities. Een combinatie van de verworven inzichten leidt tot het beter begrijpen van fundamentele processen en verbeteringen van de conversie-efficiëntie, stabiliteit en reproduceerbaarheid van printbare organische zonnecellen.

01 januari 2013 - 31 december 2016