Moleculaire menging in bulk heterojunctie organische zonnecellen - nanomorfologie vs performantie

Het fotovoltaïsch gedrag van organische bulk heterojunctie (BHJ) mengsels van geconjugeerde (donor) polymeren en fullereen (acceptor) derivaten is het onderwerp geweest van vele studies in fundamentele chemie en fysica sinds de eerste ontdekking in 1995. Vanuit het algemene begrip op dit moment, lijkt nanomorfologie van het actieve laag mengsel cruciaal te zijn. Dit laatste is het gevolg van een complex proces waarin fasescheiding en kristallisatie, thermodynamica en kinetiek belangrijke aspecten zijn. Momenteel is een fundamenteel inzicht op moleculair niveau beperkt. Het belangrijkste doel van dit project is dan ook om nanomorfologie formatie op moleculair niveau en haar effect op de prestaties van het apparaat te ontrafelen voorbij de huidige stand van de techniek door een geïntegreerde experimentele inspanning, het combineren van de studie van mengsels via geavanceerde thermische analyse en solid-state NMR technieken met in situ analyse van de opto-elektrische eigenschappen in fotovoltaïsche apparaten. De bestudeerde materialen zijn donor-acceptor alternerende copolymeren waarvan het zijketen patroon en molecuulgewicht systematisch gevarieerd worden. In combinatie met bekende fullerenen worden intercalatie fenomenen bestudeerd en geïnterpreteerd in functie van een geïntegreerd model gebaseerd op de resultaten van deze metingen gecombineerd met extra steun van theoretische modellering en 3D-TEM/EELS data. De diepere inzichten die zo verkregen worden kunnen leiden tot moleculaire structuur engineering in functie van de gewenste nanomorfologie en dus de gewenste fotovoltaïsche parameters.