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“Zwei für den Preis von einem”

FAU-Wissenschaftler entdecken Möglichkeit zur Erhöhung der Leistung von Solarzellen

Wissenschaftler des Departments Chemie und Pharmazie und des Departments Physik der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg haben herausgefunden, wie die Effizienz von Solarzellen deutlich erhöht werden kann. Durch koordinierte, enge Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen aus den Bereichen synthetischer Chemie (Prof. Dr. Tykwinski), physikalischer Chemie (Prof. Dr. Guldi) sowie theoretischer Physik (Prof. Dr. Thoss), gelang es, grundlegende Prozesse der Singlet Fission aufzuklären und die entsprechenden Quantenausbeuten von Triplett-Exzitonen von 16% auf bemerkenswerte 156% zu steigern. Ihre Forschungsergebnisse haben die Wissenschaftler in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America veröffentlicht (www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1422436112). Die Forschung wurde im Rahmen der Emerging Fields Initiative der FAU unterstützt.

Singlet Fission ist ein Prozess, in dem die Absorption eines einzelnen Photons ein Singlett-Exziton erzeugt. Dieses lässt sich in zwei Triplett-Exzitonen und weiterhin in zwei Elektronen-Loch-Paare umwandeln. Hierdurch wird eine Verdoppelung der Leistung von Solarzellen ermöglicht. Die Strategie der Wissenschaftler ist die Erzeugung von zwei angeregten Triplett-Exzitonen in einem Molekül durch das gezielte Design von Pentacen-Dimeren, in denen effiziente Singlet Fission stattfindet.

Schlüssel zum Erfolg ist die räumliche Nähe und eine ausreichende elektronische Kopplung – wahlweise durch Bindung oder Raum – zwischen den beiden Pentacenen, die ausreicht um intramolekulare Singlet Fission zu induzieren. Das gewonnene Verständnis führt zu wissensbasiertem Design und der Herstellung von Molekülen für eine zukünftige Generation von hocheffizienten Solarzellen basierend auf umweltfreundlichen und kostengünstigen Materialien.

Bild: FAU.
Weitere Informationen:

Prof. Dr. Dirk M. Guldi
Tel.: +49 9131 85 – 27340
dirk.guldi@fau.de

Prof. Dr. Rik Tykwinski
Tel.: +49 9131 85 – 22540
rik.tykwinski@fau.de