TY - JOUR A1 - Turner, Sarah T. A1 - Pingel, Patrick A1 - Steyrleuthner, Robert A1 - Crossland, Edward J. W. A1 - Ludwigs, Sabine A1 - Neher, Dieter T1 - Quantitative analysis of bulk heterojunction films using linear absorption spectroscopy and solar cell performance JF - Advanced functional materials N2 - A fundamental understanding of the relationship between the bulk morphology and device performance is required for the further development of bulk heterojunction organic solar cells. Here, non-optimized (chloroform cast) and nearly optimized (solvent-annealed o-dichlorobenzene cast) P3HT:PCBM blend films treated over a range of annealing temperatures are studied via optical and photovoltaic device measurements. Parameters related to the P3HT aggregate morphology in the blend are obtained through a recently established analytical model developed by F. C. Spano for the absorption of weakly interacting H-aggregates. Thermally induced changes are related to the glass transition range of the blend. In the chloroform prepared devices, the improvement in device efficiency upon annealing within the glass transition range can be attributed to the growth of P3HT aggregates, an overall increase in the percentage of chain crystallinity, and a concurrent increase in the hole mobilities. Films treated above the glass transition range show an increase in efficiency and fill factor not only associated with the change in chain crystallinity, but also with a decrease in the energetic disorder. On the other hand, the properties of the P3HT phase in the solvent-annealed o-dichlorobenzene cast blends are almost indistinguishable from those of the corresponding pristine P3HT layer and are only weakly affected by thermal annealing. Apparently, slow drying of the blend allows the P3HT chains to crystallize into large domains with low degrees of intra- and interchain disorder. This morphology appears to be most favorable for the efficient generation and extraction of charges. KW - Organic electronics KW - morphology KW - solar cells KW - mobility KW - absorption spectroscopy Y1 - 2011 U6 - https://doi.org/10.1002/adfm.201101583 SN - 1616-301X VL - 21 IS - 24 SP - 4640 EP - 4652 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - THES A1 - Yin, Chunhong T1 - The interplay of nanostructure and efficiency of polymer solar cells T1 - Einfluss der Nanostruktur auf die Effizienz von Polymer-Solarzellen N2 - The aim of this thesis is to achieve a deep understanding of the working mechanism of polymer based solar cells and to improve the device performance. Two types of the polymer based solar cells are studied here: all-polymer solar cells comprising macromolecular donors and acceptors based on poly(p-phenylene vinylene) and hybrid cells comprising a PPV copolymer in combination with a novel small molecule electron acceptor. To understand the interplay between morphology and photovoltaic properties in all-polymer devices, I compared the photocurrent characteristics and excited state properties of bilayer and blend devices with different nano-morphology, which was fine tuned by using solvents with different boiling points. The main conclusion from these complementary measurements was that the performance-limiting step is the field-dependent generation of free charge carriers, while bimolecular recombination and charge extraction do not compromise device performance. These findings imply that the proper design of the donor-acceptor heterojunction is of major importance towards the goal of high photovoltaic efficiencies. Regarding polymer-small molecular hybrid solar cells I combined the hole-transporting polymer M3EH-PPV with a novel Vinazene-based electron acceptor. This molecule can be either deposited from solution or by thermal evaporation, allowing for a large variety of layer architectures to be realized. I then demonstrated that the layer architecture has a large influence on the photovoltaic properties. Solar cells with very high fill factors of up to 57 % and an open circuit voltage of 1V could be achieved by realizing a sharp and well-defined donor-acceptor heterojunction. In the past, fill factors exceeding 50 % have only been observed for polymers in combination with soluble fullerene-derivatives or nanocrystalline inorganic semiconductors as the electron-accepting component. The finding that proper processing of polymer-vinazene devices leads to similar high values is a major step towards the design of efficient polymer-based solar cells. N2 - Ziel dieser Dissertation ist es, die grundlegende Arbeitsweise von polymerbasierten Solarzellen zu verstehen und ihre Leistungsfähigkeit zu erhöhen. Zwei Arten von organischen Solarzellen werden untersucht: Solarzellen, bei denen sowohl Elektronendonator und akzeptor auf Poly(p-phenylen-vinylen) basieren sowie Zellen, bei denen ein PPV-Copolymer als Elektronendonator und organische kleine Moleküle als Elektronenakzeptor fungierten. Um die Zusammenhänge zwischen Morphologie und photovoltaischen Eigenschaften zu verstehen, untersuchte ich Photoströme sowie die Eigenschaften angeregter Zustände in Zweischicht- und Mischsolarzellen mit unterschiedlicher Nano-Morphologie, welche durch die Verwendung von Lösungsmitteln mit unterschiedlichen Siedetemperaturen modifiziert wurde. Die Hauptschlussfolgerung aus diesen Messungen ist, dass der effizienzlimitierende Faktor die feldabhängige Generation freier Ladungsträger ist, wohingegen bimolekulare Rekombination oder die Extraktion der Ladungsträger die Leistungsfähigkeit von Polymer-Polymer- Solarzellen nicht beeinträchtigen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die gezielte Einstellung der Donator-Akzeptor-Grenzfläche von besonderer Bedeutung zum Erreichen hoher Effizienzen ist. In Hybridsolarzellen aus Polymeren und kleinen Molekülen kombinierte ich das lochleitende konjugierte Polymer M3EH-PPV mit einem neuartigen Vinazen-Molekül als Elektronen-akzeptor. Dieses Molekül bietet die Möglichkeit, entweder aus einer Lösung heraus verarbeitet oder im Hochvakuum verdampft zu werden, wodurch eine Vielzahl an unterschiedlichen Probenstrukturen realisiert werden kann. Dadurch konnte ich zeigen, dass die Struktur der aktiven Schicht einen großen Einfluss auf die photovoltaischen Eigenschaften hat. Die Solarzellen erreichten einen Füllfaktor von bis zu 57% und eine Kurzschluss¬spannung von 1 V. In der Vergangenheit konnten bei polymerbasierten Solarzellen Füllfaktoren über 50% nur in Verbindung mit Fullerenen oder nanokristallinen anorganischen Halbleitern als Akzeptoren erreicht werden. Das Resultat, dass bei geeigneter Präparation der Polymer-Vinazen-Schicht vergleichbare Ergebnisse erzielt werden können, ist ein bedeutender Schritt hin zu effizienteren Polymersolarzellen. KW - Nanostruktur KW - Polymer-Solarzelle KW - Effizienz KW - Morphologie KW - Polymer solar cells KW - nanostructure KW - efficiency KW - morphology Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus-29054 ER - TY - THES A1 - Trommer, Jochen T1 - Distributed optimality N2 - In dieser Dissertation schlage ich eine Synthese (Distributed Optimality, DO) von Optimalitätstheorie und einem derivationellen, morphologischem Asatz, Distributed Morphology (DM; Halle & Marantz, 1993) vor. Durch die Integration von OT in DM wird es möglich, Phänomene, die in DM durch sprachspezifische Regeln oder Merkmale von lexikalischen Einträge erfasst werden, auf die Interaktion von verletzbaren, universellen Constraints zurückzuführen. Andererseits leistet auch DM zwei substantielle Beiträge zu DO, Lokalität und Impoverishment. Lokalität erlaubt eine formal einfache Interpretation von DO, während sich Impoverishment als unverzichtbar erweist, um Kongruenz-Morphologie adäquat zu beschreiben. Die empirische Grundlage der Arbeit sind die komplexen Kongruenzsysteme von genetisch unterschiedlichen Sprachen. Der theoretische Schwerpunkt liegt in zwei Bereichen: Erstens, sogenannte Direkt/Invers-Markierung, für die gezeigt wird, dass eine Behandlung durch Constraints über Merkmalsrealisierung am angemessensten ist. Zweitens, die Effekte von Abfolge-Constraints, die den Satus von Affixen als Präfixe und Suffixe sowie ihre relative Reihenfolge regeln. Eine konkrete Typologie für die Abfolge von Kongruenz-Affixen auf der Basis von OT-Constraints wird vorgeschlagen. N2 - In this thesis I propose a synthesis (Distributed Optimality, DO) between Optimality Theory (OT, Prince & Smolensky, 1993) and a morphological framework in a genuine derivational tradition, namely Distributed Morphology (DM) as developed by Halle & Marantz (1993). By carrying over the apparatus of OT to DM, phenomena which are captured in DM by language-specific rules or features of lexical entries, are given a more principled account in the terms of ranked universal constraints. On the other hand, also the DM part makes two contributions, namely strong locality and impoverishment. The first gives rise to a simple formal interpretation of DO, while the latter is shown to be indispensable in any theoretically satisfying account of agreement morphology. The empirical basis of the work is given by the complex agreement morphology of genetically different languages. Theoretical focus is mainly on two areas: First, so-called direction marking which is shown to be preferably treated in terms of constraints on feature realization. Second, the effects of precedence constraints which are claimed to regulate the status of agreement affixes as prefixes or suffixes and their respective order. A universal typology for the order of agreement categories by means of OT-constraints is proposed. KW - Morphologie KW - Optimalitätstheorie KW - Flexion KW - Optimalitätstheorie KW - Affixabfolge KW - morphology KW - Optimality Theory KW - inflection KW - Distributed Morphology KW - affix order Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0001377 ER - TY - THES A1 - Kukula, Hildegard T1 - Lineare und verzweigte Blockcopolymere aus Polypeptiden und synthetischen Polymeren N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Synthese und den Eigenschaften von linearen und verzweigten amphiphilen Polypeptid-Blockcopolymeren. Die Frage nach dem Einfluss der Topologie und Konformation der Blockcopolymere auf die supramolekularen und kolloidalen Eigenschaften bildete einen wichtigen Aspekt bei den Untersuchungen. Die Blockcopolymere wurden nach einem mehrstufigen Reaktionsschema durch Kombination von anionischer und ringöffnender Polymerisation von Aminosäuren-N-Carboxyanhydriden (NCA) synthetisiert. Die Untersuchung der Polypeptid-Blockcopolymere hinsichtlich ihres Aggregationsverhaltens in fester Phase sowie in verdünnter wässriger Lösung erfolgte mittels Streumethoden (SAXS, WAXS, DLS) sowie abbildender Methoden (TEM). Durch Einsatz der Blockcopolymere als polymere Stabilisatoren in der Emulsionspolymerisation wurden Oberflächen funktionalisierte Latizes erhalten. Als Beispiel für eine pharmazeutische Anwendung wurden bioverträgliche Polypeptid-Blockcopolymere als Wirkstoff-Trägersysteme in der Krebstherapie eingesetzt. N2 - This work describes the synthesis and characterization of linear and branched polypeptide block copolymers having amphiphilic character. The studies focused on the impact of the block copolymers' conformation and architecture on the supramolecular and colloidal properties. The polypeptide block copolymers were prepared in a multi-step process involving the anionic synthesis of (poly)amino-functional polymers (polystyrene and polybutadiene) which where used as macroinitiators for the ring-opening polymerization of N-carboxyanhydrides (NCA) of protected a-aminoacids. Supramolecular structures of the block copolymers in the solid state as well as in diluted aqueous solution were investigated using scattering (SAXS, WAXS, DLS) and microscopic (TEM) methods. Both linear and branched polypeptide block copolymers were used as polymeric stabilizers in the emulsion polymerization of styrene to yield polypeptide-decorated latexes. Biocompatible block copolymers were used as drug-delivery systems in lymphatic cancer therapy. KW - amphiphile Blockcopolymere KW - Polypeptide KW - N-Carboxyanhydrid KW - NCA KW - polymerer Stabilisator KW - Morphologie KW - Vesikel KW - amphiphilic block copolymer KW - polypeptide KW - N-carboxyanhydride KW - NCA KW - polymeric stabilizer KW - morphology KW - vesicles Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-0000040 ER -