Organische Solarzellen: Mögliche Wege zum Erfolg
2026-03-10
Organische Solarzellen? Im Gegensatz zu ihrem Pendant, den OLEDs, den LEDs aus organischem Material, wie man sie inzwischen in Smartphones und Fernsehern als Display findet, hört man von ihnen bislang wenig. Der Grund: Sie sind bislang sehr instabil und ineffizient. Dabei wären sie leicht und flexibel und lassen sich auf Folien oder Textilien drucken. Doch das Ergebnis ist mit Solarzellen aus Silizium und anderen metallischen Halbleitern bislang nicht vergleichbar.
Forschende der Osaka Metropolitan University zeigen nun, dass ein zentrales Bauteil organischer Solarzellen lange falsch konstruiert war: der p-n-Übergang. Bei Silizium ist dieser Übergang klar definiert und stabil. Bei organischen Solarzellen sieht das anders aus: Hier treffen zwei unterschiedliche organische Halbleiter aufeinander: ein p-Typ- und ein n-Typ-Material. Üblicherweise werden beide Komponenten einfach gemischt. Das klingt simpel, ist aber heikel. Theoretisch entstehen so viele Kontaktstellen – praktisch ist das System empfindlich: Schon kleine Änderungen bei Temperatur, Lösungsmittel oder Trocknung verändern die Struktur. Die Folgen: instabile Grenzflächen, schwankende Leistungen und begrenzte Effizienz.
Die Forscher wollen nun die p-n-Übergänge in ein Molekül integrieren. Konkret entwickelten sie ein Donor-Akzeptor-Donor-Molekül namens TISQ. Es kombiniert ein p-Typ-Segment auf Squaraine-Basis mit einem n-Typ-Segment aus Naphthalindiimid. Wasserstoffbrücken sorgen dafür, dass sich die Moleküle geordnet zusammenlagern. Das Entscheidende: Die Grenzfläche entsteht nicht durch Zufall, sondern durch molekulare Selbstorganisation.
TISQ bildet je nach Lösungsmittel zwei verschiedene, aber stabile Aggregatsformen vom J-Typ in polaren oder H-Typ in nichtpolaren Lösungsmitteln. J-Typ-Aggregate erzeugen fast doppelt so hohe Fotoströme wie H-Typ-Strukturen, liefern also die höhere elektrische Ausbeute. Die Forschungsergebnisse wurden in Angewandte Chemie veröffentlicht.
DL2MCD