Perowskit-Solarzellen

  • Forschungsthema:Sorptionseigenschaften von Perowskit-Nanoschichten
  • Typ:Bachelorarbeit
  • Datum:abgeschlossen 11/2018
  • Betreuung:

    Börnhorst

  • Bearbeitung:Leon Tempelfeld

Anorganisch-organische Perowskit-Solarzellen haben in der letzten Dekade einen rapiden Anstieg der Effizienz erlebt, sodass sie mit Spitzeneffizienzen von 21% im Labor bereits heute mit der konventionellen Siliziumtechnologie konkurrenzfähig sind. Für eine erfolgreiche Kommerzialisierung sind vor allem zwei Herausforderungen zu meistern: die Stabilität des Materials gegenüber Umwelteinflüssen und die Hochskalierung der Filme auf handelsübliche Modulgrößen bei gleichbleibender Effizienz und Schichtqualität. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein Beitrag zur Lösung des letzteren Problems erarbeitet werden. 
Entscheidend bei der Herstellung großflächiger Perowskit-Solarzellen ist der Trocknungsprozess. Der erste Trocknungsabschnitt lässt sich mittels Laserinterferometrie untersuchen. Gerade für die Ausbildung der Morphologie sind dagegen der filmseitig limitierte zweite Trocknungsabschnitt und die dabei stattfindende Kristallisation von großer Bedeutung. Um die Trocknung im zweiten Trocknungsabschnitt zu verstehen, sollen im Rahmen dieser Bachelorarbeit Sorptionsmessungen mit dem Lösemittel DMF durchgeführt werden. Es steht dafür eine Hochpräzisions-Sorptionsanlage mit gravimetrischer Bestimmung der aufgenommenen Lösemittelmenge mittels Quarzkristallmikrowaage zur Verfügung. So können Sorptionsisothermen und -kinetiken für unterschiedliche Lösemittelaktivitäten charakterisiert werden. In Vorarbeiten konnte bereits gezeigt werden, dass abhängig vom Lösemittelgehalt im Film Phasenumwandlungsprozesse stattfinden. Es soll eine Messroutine entwickelt werden, um diese Phasenumwandlungen reproduzierbar zu vermessen. Weitergehend soll die Kristallstruktur der einzelnen Phasen mittels Röntgenbeugung (XRD) untersucht werden. 
Ergänzend können im Rahmen der Bachelorarbeit Sorptionsversuche mit einem anderen Lösemittel – beispielsweise Wasser – durchgeführt werden, um zu untersuchen, wie viel von der Perowskitschicht aufgenommen wird und ob dieses ebenfalls Phasenumwandlungsprozesse auslöst.