Für die perfekte Solarzelle

Eine Möglichkeit, diese Sonnenenergie nutzbar zu machen, ist die direkte Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie. Der Vorgang nennt sich Photovoltaik, Hauptbestandteil sind Solarzellen. "Um diese Bauteile zu optimieren, ist eine genaue Kenntnis der ultraschnellen Ladungstransfer- und Ladungstransportprozesse notwendig", sagt Prof. Dr. Jürgen Popp von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. In seiner Arbeitsgruppe am Institut für Physikalische Chemie werden diese Prozesse nun charakterisiert. Mitarbeiter Ronald Siebert, der darüber promoviert, hat dafür jetzt ein Stipendium des Fonds des Verbandes der Chemischen Industrie erhalten. Damit wird seine Forschungsarbeit ab Februar für die nächsten zwei Jahre finanziell unterstützt.

"Das Verständnis der photophysikalischen und photochemischen Prozesse ist eine wesentliche Voraussetzung, um die aus dem molekularen Mechanismus ableitbaren Grundprinzipien für die Herstellung neuer Solarzellenmaterialien zu nutzen", erläutert Diplom-Chemiker Siebert. Sein Hauptaugenmerk liegt auf Systemen, die aus elektrisch leitenden Polymeren, also langkettigen Molekülen, und Metallkomplexen bestehen. Beide Systeme wurden in den letzten Jahren unter anderem an der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickelt. "Jetzt geht es darum, sie zu optimieren", so Siebert. Die Messungen dazu führt der Chemiker in enger Kooperation mit dem Institut für Photonische Technologien Jena e. V. (IPHT) durch und nutzt dafür die Ultrakurzzeit-Spektroskopie. "Da unsere Messungen im Femtosekunden-Bereich stattfinden, sind besondere Messbedingungen notwendig", erläutert Siebert. So sollten die großen und komplexen Messgeräte möglichst im Kellergeschoss aufgebaut sein, weil in höheren Stockwerken die Schwingung des Gebäudes die Messergebnisse verfälschen würde.

In seinem Projekt arbeitet der Doktorand eng mit der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Ulrich S. Schubert vom Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie der Universität Jena zusammen, die für die Synthese der Polymersysteme und der photoaktiven Metallkomplexe verantwortlich ist. "Wir wollen eine Art Feedbackstrategie fahren", erklärt Siebert. "Mit unseren Messapparaturen charakterisieren wir die einzelnen Reaktionsschritte und klären, was im Detail passiert, womit die Reaktionen ausgelöst und wodurch sie beeinflusst werden." Die Messergebnisse liefern schließlich Tipps für die Synthese der Systeme, die an die Arbeitsgruppe von Prof. Schubert weitergegeben und bei der Herstellung neuer Systeme berücksichtigt werden. Nach jeder neuen Synthese erfolgt eine detaillierte Analyse. "So können wir Stück für Stück die einzelnen Bausteine optimieren und am Ende hoffentlich gezielt effiziente polymerbasierte Solarzellen herstellen", so Ronald Siebert.

Dank des Stipendiums kann er dieses Ziel nun systematisch verfolgen. Und auch Arbeitsgruppenleiter Prof. Popp, gleichzeitig Direktor des IPHT, ist stolz, denn "in Chemikerkreisen ist dieses Stipendium eine sehr prestigeträchtige Förderung". (idw)