Die InnoProfile-Transfer-Initiative

Die InnoProfile-Transfer-Initiative möchte grundlegende Forschungsarbeiten zur Weiterentwicklung organischer p-i-n-Bauelemente vorantreiben. Mit Hilfe der organischen Elektronik lassen sich großflächige, flexible, transparente, sehr dünne und äußerst energieeffiziente Produkte von morgen realisieren, beispielsweise durchsichtige Solarzellen auf Fensterscheiben, zusammenrollbare Displays oder Leuchttapete. Die Bauelemente können mit extrem geringem Material- und Energieeinsatz und deshalb sehr preisgünstig gefertigt werden, da die benötigten Schichtdicken im Nanometerbereich liegen und außerdem etablierte Produktionsverfahren genutzt werden können.

Allerdings besteht ein Kernproblem bei der Entwicklung darin, dass sehr viele verschiedene organische Materialien (Moleküle in dünnen Schichten) in einem Bauelement verwendet werden, die hinsichtlich Materialeigenschaften, Prozessierbarkeit und Langzeitstabilität aufeinander abgestimmt sein müssen.
 

Die Ziele

Der Fortschritt auf dem Gebiet der organischen Elektronik ist zum großen Teil von der Entwicklung geeigneter Materialien abhängig. Die organische Chemie beinhaltet Millionen potentiell synthetisierbarer Moleküle, aus denen geeignete Kandidaten ausgewählt werden müssen. Eine Plattform - über die bisherige empirische Auswahl von Kandidaten hinaus - zur schnellen und effizienten Eignungsprüfung neu synthetisierbarer Werkstoffe, die je nach Einsatz unterschiedlichste Eigenschaften aufweisen müssen, ist für die dynamische Entwicklung der regionalen Spitzentechnologieunternehmen in diesem Bereich ein Schlüssel zur Stärkung ihrer Marktposition.

Basierend auf der bewährten Zusammenarbeit zwischen Chemikern und Physikern in der gleichnamigen erfolgreichen InnoProfile-Initiative (2006-2011) werden in diesem Vorhaben neue organische Halbleitermaterialien synthetisiert und ihre optoelektronischen Eigenschaften charakterisiert. Dieser Prozess soll beschleunigt, standardisiert und automatisiert werden und so einen Werkzeugkasten liefern, der auch den regionalen KMU die Prüfung neuer Materialien nachhaltig vereinfacht.
 

Die thematischen Schwerpunkte

Die angestrebte zukunftsweisende Plattform für die zielgerichtete Materialentwicklung für organische Bauelemente bedarf einer engen Zusammenarbeit von Chemikern und Physikern sowie einer direkten Rückkopplung zwischen der Materialcharakterisierung und der Materialentwicklung. Diese bereits im InnoProfile-Projekt etablierte Infrastruktur soll zunächst dazu verwendet werden, Alternativen zu Fullerenen als Elektronenakzeptoren in organischen Solarzellen zu entwickeln und damit mindestens vergleichbar gute Solarzellen herzustellen.

Fullerene haben zwar ausgezeichnete elektronische Eigenschaften; jedoch ist ihre Herstellung in der gewünschten Materialreinheit sehr aufwendig und teuer. Daher wird seit kurzem intensiv nach Alternativen zu Fullerenen gesucht, die ähnlich gut oder besser als Akzeptoren in organischen Solarzellen funktionieren, sich aber günstiger herstellen lassen. Dazu sind eine Reihe grundlegender Fragen zu beantworten, insbesondere ist ein besseres Verständnis der Fallenzustände in organischen Halbleitern nötig.

Anhand dieser Aufgabenstellung sind daher die zentralen wissenschaftlichen Zielparameter des Projekts:

• Etablierung einer anwendungsnahen Technologieplattform zur gezielten Materialentwicklung
• Aufklärung grundlegender optoelektronischer Prozesse in organischen Halbleitern
• Umfassende Charakterisierung der Fallenzustände in organischen Halbleitern und Vertiefung des wissenschaftlichen Verständnisses über ihre Ursachen
• Entwicklung und Bewertung von Alternativen zu Fullerenen als Akzeptoren in organischen p-i-n Solarzellen sowohl hinsichtlich der Leistungsfähigkeit in optimierten Testbauteilen als auch im Hinblick auf deren Langzeitstabilität
• Kontinuierliche Überprüfung der entwickelten Materialklassen und -funktionen auf Basis des regionalen Bedarfs und der geforderten Materialeigenschaften

Die Partner

Die Stiftungsprofessur wird durch folgende Einrichtungen finanziert:
 

• Novaled AG, Dresden
• Heliatek GmbH, Dresden
• Creaphys GmbH, Dresden
• 3D-Micromac AG, Dresden
• Robert-Luther-Stiftung, Dresden

Die Forschungsarbeiten werden am IAPP der TU Dresden durchgeführt.
 

Kontakt

Prof. Dr. Koen Vandewal
Technische Universität Dresden
Dresden Integrated Center for Applied Physics and Photonic Materials (IAPP) / Institut für Angewandte Physik
Nöthnitzer Str. 61
01187 Dresden
Tel.: 0351 463-42132
E-Mail: koen.vandewal[at]iapp.de


Berichterstattung aus dem "Blickpunkt" finden Sie hier.

Nähere Informationen zum vorangegangenen InnoProfile-Projekt finden Sie hier. Weitere Informationen zum ebenfalls aus dieser InnoProfile-Initiative hervorgegangenen InnoProfile-Transfer-Verbundprojekt "Organische p-i-n Bauelemente" finden Sie hier.