Nano Energy Research

Quantenkohärenz und Licht-Strom-Wandlung in organischen Solarzellen

Projektleiter: PD Dr. Ralf Vogelgesang
Kooperationspartner: Prof. Dr. Christoph Lienau, Prof. Dr. Jens Christoffers

In einer neueren Arbeit[i] konnten wir in zeitlich hochaufgelösten optischen Untersuchungen eines supramolekularen Lichtsammelkomplexes starke Indizien dafür finden, dass die Quantenkohärenz elektronischer Anregungen anscheinend eine ganz erhebliche Rolle für die Dynamik und die Effizienz der lichtinduzierten Ladungstransferprozesse in diesem Komplex spielt. Aufbauend darauf ist es das Ziel dieses Projekts, den Einfluss der kohärenten Bewegung von Elektronen und Kernen auf die elementaren lichtinduzierten Ladungstransferprozesse in organischen Solarzellen und künstlichen Lichtsammelkomplexen zu untersuchen. Fortgeschrittene ein- und mehrdimensionale optische Spektroskopiemethoden mit einer Zeitauflösung von weniger als 10 fs werden zur Untersuchung von zwei Modellsystemen genutzt: von dünnen P3HT/PCBM-Filmen als Prototyp einer organischen Solarzelle und von supramolekularen Dyaden und Triaden als Lichtsammler. Die hohe Zeitauflösung der Experimente soll es uns ermöglichen, sowohl elektronische als auch Kernbewegungen in Echtzeit zu verfolgen. Wir erhoffen uns neue Einblicke in die Bedeutung vibronischer Kopplungen für die Dynamik und Effizienz des primären Ladungstransfers. Speziell interessieren wir uns für den Einfluss der Grenzfläche zwischen Lichtabsorber und Ladungsakzeptor, und wir möchten die Rolle vibronischer Dephasierungsprozesse untersuchen.

 


[i] C.A. Rozzi, S.M. Falke, N. Spallanzani, A. Rubio, E.Molinari, D. Brida, M. Maiuri, G. Cerullo, H. Schramm, J. Christoffers, C. Lienau, Nature Comm. 4, 1602 (2013).