Wolfgang-Finkelnburg-Preis der Technischen Fakultät
Nah-Infrarot-Sensibilisierung von Polymer
Fulleren-Solarzellen: Kontrolle der Morphologie und des Transports in ternären Mischungen
Die Alleinstellungsmerkmale der organischen Photovoltaik (OPV), wie hervorragende Lichtausbeute, Formfreiheit, Farbvielfalt, Transparenz, Umweltfreundlichkeit, einfache Skalierbarkeit und niedrigere Herstellungskosten auf der Basis von Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren positionieren diese Technologie für den mobilen. Ein wichtiger Meilenstein für die Kommerzialisierung der OPV wurde mit einem Wirkungsgrad von über 10% überschritten. Trotzdem sind weitere Verbesserungen nötig, um mit kommerziellen anorganischen Solarzellen zu konkurrieren. Das Hauptproblem hierbei ist das intrinsisch enge Absorptionsfenster von Polymeren im Vergleich zu anorganischen Halbleitern wie Silizium, was es schwierig macht, das Sonnenspektrum mit einer einzelnen Solarzelle vollständig abzudecken. Darüber hinaus weisen organische Solarzellen eine begrenzte Dicke auf, was die Lichtausnutzung dramatisch einschränkt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, ist die ternäre Sensibilisierung organischer Solarzellen im nahen Infrarotbereich eine der führenden Strategien, die im letzten Jahrzehnt untersucht wurden. Der herausragende Vorteil von ternären Mischungen ist die Beibehaltung der einfachen Herstellung analog zu binären Solarzellen. Darüber hinaus können alle für Binärzellen entwickelten Optimierungsstrategien auch für ternäre Solarzellen effektiv angewendet werden.
In ihrer Habilitation konzentrierte sich Tayebeh Ameri auf die Grundlagen der ternären Sensibilisierung von Polymer / Fulleren-Solarzellen mit einer synergistischen und umfassenden Untersuchung der Solarzellenphysik, der Morphologiekomplexität und der Ladungstransfer- / Transportkinetik. Maßgeblich haben Tayebeh Ameri und ihre Gruppe gezeigt, dass mit der multifunktionalen Strategie der ternären Sensibilisierung durch Anwendung eines geeigneten Sensibilisators nicht nur der Kurzschlussstrom, sondern auch die Leerlaufspannung und der Füllfaktor verbessert werden können. Von diesem grundlegenden Standpunkt aus zielten sie darauf ab, rationale Regeln für die systematische Steuerung der Wechselwirkungen zwischen den eingebauten Bauteilen zu entwerfen. In einer umfassenden Untersuchung verschiedener ternärer Systeme, einschließlich verschiedener Arten von Nah-Infrarot-Sensibilisatoren wie Polymeren mit geringer Bandlücke, Farbstoffen, kleinen Molekülen oder anorganischen / hybriden Nanostrukturen, wurden die Auswirkungen der Schlüsselfaktoren wie die komplementäre Absorption, Mischbarkeit zwischen Sensibilisator und Wirtspolymer / Fulleren-Verbindungen und die Kristallisations- und Transporteigenschaften des Sensibilisators auf die Solarzellenfunktionalität analysiert.
Darüber hinaus haben sie über den Stand der Technik hinaus das Potenzial der ternären Sensibilisierung als alternative Strategie zur Anpassung des Rekombinationsmechanismus der organischen Photovoltaik aufgezeigt. Sie regen in ihrer Arbeit an, das Potenzial vieler niedrig-effizienter organischer Solarzellen bei geringer Lichtintensität neu zu bewerten und vor allem, Materialien mit niedrigem Füllfaktor mit effizienter Ladungserzeugung als Wirtsmaterial bei der Entwicklung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe für hocheffiziente Anwendungen in Betracht zu ziehen. Zu diesem Zweck hat diese Forschung Mehrfach-Verbundwerkstoffe entwickelt, um eine spektral breite Absorption zu gewährleisten, die Leerlaufspannungen zu maximieren und parasitäre Verlustmechanismen wie nichtstrahlende Rekombination zu reduzieren und den Füllfaktor zu verbessern. Zusammenfassend war das Hauptziel dieses Projekts die Erforschung und Entwicklung der neuartigen ternären Photovoltaik von den Grundlagen bis hin zu hocheffizienten Solarzellen / Modulen.
Bild: Giulia Iannicelli/FAU
Vita
Tayebeh Ameri, geboren in Shahrood im Iran, erhielt ihren B.Sc. in Physik von der Technischen Universität Isfahan im Jahr 2003 und ihren M.Sc. in Festkörperphysik von der Ferdowsi Universität in Mashhad im Jahr 2006. Im Mai 2006 wechselte sie als Doktorandin zur Konarka GmbH Austria und arbeitete an der Entwicklung der Organischen Photovoltaik-Technologie und promovierte im Bereich Technische Wissenschaften an der Johannes Kepler Universität Linz im Jahr 2010. Danach arbeitete sie als Postdoktorandin und Gruppenleiterin am Lehrstuhl Materialien der Elektronik und der Energietechnologie (i-MEET), Department Werkstoffwissenschaften an der FAU, wo sie auch unter der Betreuung von Prof. Dr. Christoph J. Brabec zum Thema „Nahinfrarot-Sensibilisierung von Polymer / Fulleren-Solarzellen” habilitierte. Sie wurde 2016 von der Christiane Nüsslein-Volhard-Stiftung als hervorragende Wissenschaftlerin in den Fächern der experimentellen Naturwissenschaften ausgezeichnet. Tayebeh Ameri ist seit 2018 Teamleiterin und Dozentin am Lehrstuhl für Physikalische Chemie der Ludwig-Maximilian-Universität München. Sie ist außerdem Projektleiterin im DFG-Exzellenzcluster „e-Conversion”.
Die Forschungsschwerpunkte von Tayebeh Ameri liegen in der Erforschung und Entwicklung von organischen und hybriden optoelektronischen Bauelementen mit Schwerpunkt auf Energieanwendungen. Sie hat über 100 begutachtete Original- und Übersichtsarbeiten in renommierten internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht.
Nah-Infrarot-Sensibilisierung von Polymer
Fulleren-Solarzellen: Kontrolle der Morphologie und des Transports in ternären Mischungen
Die Alleinstellungsmerkmale der organischen Photovoltaik (OPV), wie hervorragende Lichtausbeute, Formfreiheit, Farbvielfalt, Transparenz, Umweltfreundlichkeit, einfache Skalierbarkeit und niedrigere Herstellungskosten auf der Basis von Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren positionieren diese Technologie für den mobilen. Ein wichtiger Meilenstein für die Kommerzialisierung der OPV wurde mit einem Wirkungsgrad von über 10% überschritten. Trotzdem sind weitere Verbesserungen nötig, um mit kommerziellen anorganischen Solarzellen zu konkurrieren. Das Hauptproblem hierbei ist das intrinsisch enge Absorptionsfenster von Polymeren im Vergleich zu anorganischen Halbleitern wie Silizium, was es schwierig macht, das Sonnenspektrum mit einer einzelnen Solarzelle vollständig abzudecken. Darüber hinaus weisen organische Solarzellen eine begrenzte Dicke auf, was die Lichtausnutzung dramatisch einschränkt. Um diese Einschränkungen zu überwinden, ist die ternäre Sensibilisierung organischer Solarzellen im nahen Infrarotbereich eine der führenden Strategien, die im letzten Jahrzehnt untersucht wurden. Der herausragende Vorteil von ternären Mischungen ist die Beibehaltung der einfachen Herstellung analog zu binären Solarzellen. Darüber hinaus können alle für Binärzellen entwickelten Optimierungsstrategien auch für ternäre Solarzellen effektiv angewendet werden.
In ihrer Habilitation konzentrierte sich Tayebeh Ameri auf die Grundlagen der ternären Sensibilisierung von Polymer / Fulleren-Solarzellen mit einer synergistischen und umfassenden Untersuchung der Solarzellenphysik, der Morphologiekomplexität und der Ladungstransfer- / Transportkinetik. Maßgeblich haben Tayebeh Ameri und ihre Gruppe gezeigt, dass mit der multifunktionalen Strategie der ternären Sensibilisierung durch Anwendung eines geeigneten Sensibilisators nicht nur der Kurzschlussstrom, sondern auch die Leerlaufspannung und der Füllfaktor verbessert werden können. Von diesem grundlegenden Standpunkt aus zielten sie darauf ab, rationale Regeln für die systematische Steuerung der Wechselwirkungen zwischen den eingebauten Bauteilen zu entwerfen. In einer umfassenden Untersuchung verschiedener ternärer Systeme, einschließlich verschiedener Arten von Nah-Infrarot-Sensibilisatoren wie Polymeren mit geringer Bandlücke, Farbstoffen, kleinen Molekülen oder anorganischen / hybriden Nanostrukturen, wurden die Auswirkungen der Schlüsselfaktoren wie die komplementäre Absorption, Mischbarkeit zwischen Sensibilisator und Wirtspolymer / Fulleren-Verbindungen und die Kristallisations- und Transporteigenschaften des Sensibilisators auf die Solarzellenfunktionalität analysiert.
Darüber hinaus haben sie über den Stand der Technik hinaus das Potenzial der ternären Sensibilisierung als alternative Strategie zur Anpassung des Rekombinationsmechanismus der organischen Photovoltaik aufgezeigt. Sie regen in ihrer Arbeit an, das Potenzial vieler niedrig-effizienter organischer Solarzellen bei geringer Lichtintensität neu zu bewerten und vor allem, Materialien mit niedrigem Füllfaktor mit effizienter Ladungserzeugung als Wirtsmaterial bei der Entwicklung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe für hocheffiziente Anwendungen in Betracht zu ziehen. Zu diesem Zweck hat diese Forschung Mehrfach-Verbundwerkstoffe entwickelt, um eine spektral breite Absorption zu gewährleisten, die Leerlaufspannungen zu maximieren und parasitäre Verlustmechanismen wie nichtstrahlende Rekombination zu reduzieren und den Füllfaktor zu verbessern. Zusammenfassend war das Hauptziel dieses Projekts die Erforschung und Entwicklung der neuartigen ternären Photovoltaik von den Grundlagen bis hin zu hocheffizienten Solarzellen / Modulen.
Vita
Tayebeh Ameri, geboren in Shahrood im Iran, erhielt ihren B.Sc. in Physik von der Technischen Universität Isfahan im Jahr 2003 und ihren M.Sc. in Festkörperphysik von der Ferdowsi Universität in Mashhad im Jahr 2006. Im Mai 2006 wechselte sie als Doktorandin zur Konarka GmbH Austria und arbeitete an der Entwicklung der Organischen Photovoltaik-Technologie und promovierte im Bereich Technische Wissenschaften an der Johannes Kepler Universität Linz im Jahr 2010. Danach arbeitete sie als Postdoktorandin und Gruppenleiterin am Lehrstuhl Materialien der Elektronik und der Energietechnologie (i-MEET), Department Werkstoffwissenschaften an der FAU, wo sie auch unter der Betreuung von Prof. Dr. Christoph J. Brabec zum Thema „Nahinfrarot-Sensibilisierung von Polymer / Fulleren-Solarzellen” habilitierte. Sie wurde 2016 von der Christiane Nüsslein-Volhard-Stiftung als hervorragende Wissenschaftlerin in den Fächern der experimentellen Naturwissenschaften ausgezeichnet. Tayebeh Ameri ist seit 2018 Teamleiterin und Dozentin am Lehrstuhl für Physikalische Chemie der Ludwig-Maximilian-Universität München. Sie ist außerdem Projektleiterin im DFG-Exzellenzcluster „e-Conversion”.
Die Forschungsschwerpunkte von Tayebeh Ameri liegen in der Erforschung und Entwicklung von organischen und hybriden optoelektronischen Bauelementen mit Schwerpunkt auf Energieanwendungen. Sie hat über 100 begutachtete Original- und Übersichtsarbeiten in renommierten internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht.