Manipulation und Modifikation von Sonnenlicht in organischen
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SolarTrap: Manipulation und Modifikation von Sonnenlicht in organischen Solarzellen • Institut für Angewandte Physik • Linzer Institut für organische Solarzellen (LIOS) / Institut für physikalische Chemie. • Functional Surfaces and Nanostructures Calin Hrelescu Projektnummer: Dauer des Projekts: 843929 01.05.2014 – 30.04.2017 Problemstellung Das Strahlungsspektrum der Sonne nicht vollständig ausgenutzt. Unvollständiger Lichteinfang und geringe Lichtkonzentration (Lokalisierung) Ziele ➢ Erforschung der Grenzen der Manipulation und Modifikation des Lichts in organischen opto-elektronischen Bauelementen. ➢ Erweiterung existierender Konzepte für eine effektive Lichtmanipulation in organischen opto-elektronischen Bauelementen (Solarzellen, Leuchtdioden, Fotodetektoren,…) durch Nanostrukturen. ➢ Minimierung der signifikanten optischen Verluste in organischen Bauelementen. Plasmonen Fernfeld Nahfeld Optimierte Manipulation und Modifikation spektral breitbandigen Lichtes mit plasmonischen Nanosternen Hrelescu C. et al, Nano Lett. 11, 402 (2011) Modifikation spektral breitbandigen Lichtes: Random Lasing mit Gold Nanosternen J. Ziegler et al., “Plasmonic nanostars as efficient broadband scatterers for random lasing” ACS Photonics 2016, 3, 919 Direktionales und spektrales Lumineszenz-Engineering in organischen Bauelementen mit Nanostrukturen Siliciumdioxid Beschichtung Chemische Kompatibilität Optische Eigenschaften: • Spektraler Überlapp • Starke Streuung • Hohe Feldverstärkungen Hybride mehrschichtige plasmonische Nanosterne Siliciumdioxid Beschichtung Silber Siliciumdioxid • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Mehrschichtige plasmonische Nanosterne • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Nanostars als Resonatoren in polare Lösungsmitteln polare Lösungsmitteln (Ethanol) + R6G + Nanoparticles • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Nanostars als Resonatoren in unpolare (organische) Lösungsmitteln unpolare (organische) Lösungsmitteln + emitting polymer (MEH-PPV) + Nanoparticles • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Optische Eigenschaften: spektraler Überlapp und starke Streuung Experiment • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Simulation Optische Eigenschaften: Feldverstärkung • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Nanostars für Photon-Management in organische Leuchtdioden (OLEDs) Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) DOI: 10.1002/adom.2015000702 Nanopartikel Dichte Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) DOI: 10.1002/adom.2015000702 Strom-Spannung (I-V) und Luminanz-Spannung (L-V) Eigenschaften Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) DOI: 10.1002/adom.2015000702 Verbesserte Ladungsträgerinjektion und erhöhte Elektrolumineszenz Konstante Stromdichte von 100 mA cm-2 Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) DOI: 10.1002/adom.2015000702 Lumineszenz Verstärkung: Erhöhung der strahlenden Rate Optische Anregung Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) DOI: 10.1002/adom.2015000702 Elektrische Anregung Verbesserte Licht-Auskopplung Munkhbat et al. Adv. Opt. Mat. (2016) Zusammenfassung und Ausblick Acknowledgements JKU, Institute for Applied Physics Thomas A. Klar Battulga Munkhbat Hannes Pöhl Dmitry Sivun Cynthia Vidal Johannes Ziegler Christian Wörister Lin Dong JKU, LIOS Serdar Sariciftci Markus Scharber Patrick Denk Getachew Adam Christoph Ulbricht Profactor GmbH Jürgen Danzberger Michael J. Haslinger Iris Bergmair Publikationen • • • • • • Munkhbat et al. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 23707-23715 Sivun, D. et al. Nano Lett., 2016, 16, 7203-7209 Adam, G. et al. Frontiers in Materials 2016, 3, 39 Munkhbat, B. et al. Advanced Optical Materials 2016, 4, 772–781 Haslinger, M. J. et al. Microelectronic Engineering 2016, 153, 66–70. Dong, L. et al. Optics Express 2015, 23, 19034.
