Optimierung von organischen Solarzellen durch direkte Laserinterferenzstrukturierung

Organische Solarzellen können durch die Optimierung von Lichteinkopplung und Lichtleitung verbessert werden. In dieser Arbeit wird über die Effizienzsteigerung von organischen Solarzellen durch die Oberflächenstrukturierung von Polyethylenterephthalat (PET) unter Verwendung von Direkter Laserinterferenzstrukturierung (DLIP) berichtet. Periodische Mikro- und Submikrometerstrukturen wurden mit einem frequenzvervierfachten Nd:YAG Laser (266 nm Wellenänge) mit Nanosekunden-Laserpulsen hergestellt. Es wurden linienförmige, kreuzförmige, hexagonale und punktartige Strukturen erzeugt. Linienstrukturen werden durch Überlappen von zwei Laserstrahlen auf der Substratoberfläche erzeugt. Der Linienabstand zwischen zwei Intensitätsmaxima (Periode) wurde durch die Veränderung des Winkels zwischen den Laserstrahlen zwischen 500 nm und 2000 nm variiert. Kreuzförmige und hexagonale Muster werden unter Verwendung von zweistufiger Zwei - Strahl - Interferenz - Strukturierung mit einem zweiten Laserimpuls nach Drehen der Probe um 60 ° bzw. 90 ° erzeugt. Punktartige Strukturen wurden durch Drei-Strahl-Interferenz erzeugt. Die optischen Eigenschaften strukturierten Substrate wurden untersucht und aus den geeignetsten Substraten organische Solarzellen hergestellt. Deren elektrische Eigenschaften wurden bestimmt und mit Referenzproben verglichen, wodurch eine Effizienzsteigerung von 12 % bestimmt wurde. Der theoretische Einfluss der Strukturen auf die Lichteinkopplung, Lichtleitung und die daraus resultierenden Solarzelleigenschaften wurde simuliert und die Ergebnisse mit den praktischen Ergebnissen verglichen.