18.01.2006

Hierarchisch strukturierte Filme aus selbstkapselnden anorganisch/organischen

Hybridmaterialien

Professor Dr. Jochen Gutmann

Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V.

Institut an der Universität Duisburg-Essen

47798 Krefeld

E-Mail:

Homepage: http://www.dtnw.de

Professor Dr. Peter Müller-Buschbaum

Technische Universität München

Lehrstuhl für Experimentalphysik IV

Physik Department E13

Garching

Zusammenfassung

Nanostrukturierte Filme aus anorganisch-organischen Hybridmaterialien sind im Bereich der Solarzellen von technologischer Relevanz. Ziel des Antrags ist auch in der 3. Förderphase die Herstellung und Charakterisierung von komplex aufgebauten,

nanostrukturierten, zweidimensionalen Werkstoffen (Filmen) mit speziellen photophysikalischen Eigenschaften. Aufbauend auf den in den beiden vorhergehenden Förderperioden etablierten Ideen einer integrierten Barriereschicht, einer Streuschicht

aus hierarchischen Strukturen und einer schichtweisen Sol-Gel Prozess basierten Probenherstellung in Kombination mit einer schrittweisen Prozesskontrolle zur Optimierung struktureller Parameter soll die Gesamteffizienz der hybriden Solarzelle hinsichtlich der Eigenschaften der Barriereschicht und der photoaktiven Schicht und deren Wechselspiel untersucht werden. Dies soll durch den Einsatz eines funktionellen, amphiphilien Blockcopolymers mit einem Poly-3-hexylthiophen (P3HT) Block als hydrophobe und elektrisch leitfähige Einheit erfolgen. Dieses Blockcopolymer soll in der Sol-Gel Templat basierten Synthese als formgebende Matrix für die keramischen Metalloxidnanopartikel eingesetzt werden und diese mit einer zusätzlichen photoaktiven Funktion kombinieren. Bedingt durch die Teilkristallinität des P3HTs wird strukturell zusätzlich noch eine weitere hierarchische Ebene integriert. So beeinflusst die Kristallinität und Ausrichtung der kristallinen Domänen im P3HT entscheidend dessen Gesamtleitfähigkeit. Eine gezielte Beeinflussung und Kontrolle dieser Ausrichtung ist im Rahmen der geplanten Arbeiten entsprechend wichtig. Zu jedem Schritt in der Herstellung soll eine Charakterisierung mit Hilfe von Streumethoden erfolgen. Hierzu wird die bisher bereits verwendete Klein- und Ultrakleinwinkelstreuung unter streifendem Einfall mit Weitwinkelstreuung unter streifendem Einfall kombiniert, um auch submolekulare Strukturinformation zu erhalten. Dies erlaubt eine Optimierung der Prozessparameter, da die spezielle Streutechnik eine hohe statistische Relevanz der strukturellen und chemischen Information mit der Möglichkeit kombiniert, vergrabene Strukturen zu analysieren.

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