id,collection,dc.contributor.author,dc.contributor.firstReferee,dc.contributor.furtherReferee,dc.contributor.gender,dc.date.accepted,dc.date.accessioned,dc.date.available,dc.date.embargoEnd,dc.date.issued,dc.description,dc.description.abstract[de],dc.identifier.uri,dc.identifier.urn,dc.language,dc.rights.uri,dc.subject,dc.subject.ddc,dc.title,dc.title.translated[de],dc.type,dcterms.accessRights.dnb,dcterms.accessRights.openaire,dcterms.format[de],refubium.affiliation[de],refubium.mycore.derivateId,refubium.mycore.fudocsId,refubium.mycore.transfer "2c86629d-3a9b-4740-b9ea-0b155e6a2c39","fub188/14","Johnev, Boyan Savov","Prof. Helmut Tributsch","Prof. Christian-Herbert Fischer","n","2006-02-10","2018-06-07T18:55:19Z","2006-02-21T00:00:00.649Z","2006-03-02","2006","Complete dissertation Title page, table of contents, acknowledgements Introduction and theoretical part Experimental part: Methods, Reagents, Syntheses Results and discussion Ca and Mg as counter electrode materials Summary Zusammenfassung Appendix Literature and references","In this work, organic solar cells consisting of Zinc Phthalocyanine (ZnPc), Fullerene (C60) and Bathocuproine (BCP), with an overall thickness of about 70 nm, were studied. In this layer system, interface processes dominate over their bulk properties. The most challenging interfaces in these cells are between inorganic electrodes and organic photoactive layers, where an ohmic contact is difficult to achieve. In the present dissertation, a comprehensive study of the Indium-Tin Oxide (ITO)-organics interface was carried out. The main topic of this work is to improve the contact resistance by chemical passivation of ITO surface and enhance charge carrier transport through this interface. Introducing an aromatic passivation on the ITO surface (8 Hydroxyquinoline), yielded a solar cell with 1,3% efficiency (), compared to 0,8% for untreated ITO. The cell parameter, contributing mostly for this improvement, is the increased short circuit current (Jsc) 5,5.10 3A/cm2. The corresponding value for Jsc of untreated ITO cell is 4,56.10 3A/cm2. Creation of a surface dipole, by dipping ITO in acidic solutions, increased its work function from 4,20,2 eV for untreated ITO to 4,80,1 eV for H3PO4 passivated and 4,80,1 eV for HIO4 passivated ITO. This had positive influence on the solar cell parameters. Improved were mainly the fill factor (FF) and Jsc which for H3PO4 passivated ITO were: FF=54%, Isc=6.10 3A/cm2 and for HIO4 FF=54%, Isc=5,28.10 3A/cm2. The cell parameter improvement contributed to the efficiency the following way: H3PO4=1,72%, HIO4=1,5%. Both acid passivations improved the contact resistance of the ITO-ZnPc interface and charge carrier transport from the organic layer to the TCO electrode, thus bringing the Rs of the solar cells to very low values, 3,060,0025 .cm2 for H3PO4 and 2,820,039 .cm2 for HIO4. A new chemical passivation was designed, namely Zincphthalocyaninetetraphosphonic acid (ZnPc4P) on ITO. This concept of combining organic and acid in one substance for TCO passivation was never reported before. ZnPc4P was never used for a TCO passivation in organic solar cells up to the present. This passivation created a surface dipole, which pushed the ITO work function to the highest value of 5,2 eV. Solar cells, made on ITO passivated with ZnPc4P, had the highest FF ever observed by us: 57%. The open circuit voltage (Voc) is at the upper limit, which this cell concept ever showed 0,54V. Jsc with a value of 4,2.10 3A/cm2 was not significantly improved. The fitted Rs of the cell 2,550,1 .cm2 is the lowest ever measured by us and is attributed to an improved contact resistance on the ITO ZnPc interface. Rp of 135162 .cm2 is almost the double, compared to other passivations, and stands for extremely low recombination of charge carriers and lack of leakage currents. Although the power conversion efficiency is 1,3%, the influence of this new treatment on the cell parameters proves the potential of the cell concept.||Diese Arbeit befasst sich mit der Untersuchung einer organischen Solarzelle, deren aktive Schichten aus Zink-Phthalocyanin (ZnPc), Fullerenen (C60) und Bathocuproin (BCP) mit einer Gesamtdicke von 70 nm bestehen. Innerhalb dieses Systems dominieren Grenzschichtenprozesse gegenüber den Volumeneigenschaften. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der Reduktion des Kontaktwiderstandes durch chemische Passivierung der ITO-Oberfläche, um eine Verbesserung des Ladungstransports durch diese Grenzfläche zu erreichen. Die erste Methode besteht darin, durch eine kovalent gebundene, aromatische Monolage, bestehend aus 8 Hydroxyquinolin, die ITO-Oberfläche chemisch zu passivieren. Bei der zweiten Methode wird durch chemische Behandlung mit verschiedenen anorganischen Säuren ein Oberflächendipol auf der ITO-Oberfläche erzeugt, der zu einer Erhöhung der Austrittsarbeit der Elektrode führt. Solarzellen, die auf derart präparierten Substraten hergestellt wurden, zeigten im ersten Fall einem Wirkungsgrad von 1,3% () im Vergleich zu 0,8% bei unbehandeltem ITO. Die Verbesserung ist vor allem dem hohen Kurzschlussstrom von Jsc= 5,5.10 3A/cm2 zuzuschreiben. Der entsprechende Wert für eine Zelle mit unbehandeltem ITO ist Jsc = 4,56.10 3A/cm2. Die Bildung eines Oberflächendipols durch das Eintauchen von ITO in Säurelösungen erhöhte dessen Austrittsarbeit von 4,20,2 eV bei unbehandeltem ITO auf 4,80,1 eV bei H3PO4 oder HIO4 passiviertem ITO. Dies beeinflusste die Solarzellenparameter in positiver Weise. Hauptsächlich wurden Füllfaktor (FF) und Jsc verbessert. Für H3PO4-passiviertes ITO betrugen sie FF=54% und Isc= 6. 10 3A/cm2 und für HIO4-passiviertes ITO FF=54% und Isc=5,28.10 3A/cm2. Die Verbesserung der Zellparameter trugen wie folgt zur Effizienz () bei: H3PO4= 1,72%, HIO4= 1,5%. Um die beiden Vorteile, resultierend aus aromatischer Passivierung und anionischem Oberflächendipol, zu kombinieren, wurde eine neue chemische Passivierung für ITO mittels Zink- Phthalozyanintetraphosphonische Säure (ZnPc4P) designt. Diese Passivierung verschob die ITO-Austrittsarbeit auf den höchsten Wert von 5,2 eV. Solarzellen auf Basis von ZnPc4P-passiviertem ITO hatten den höchsten FF von 57%. Die offene Klemmenspannung (Voc) liegt am oberen Limit: 0,54V, während Jsc mit einem Wert von 4,2. 10 3A/cm2 nicht bedeutend verbessert wurde. Obgleich der Wirkungsgrad nur 1,3% beträgt, beweist der Einfluss dieser Behandlung auf die Zellparameter das Potential sowohl des Zell- wie auch des Passivierungskonzepts. Abschließend lässt sich sagen, dass in der vorliegenden Dissertation der Ladungstransport an der ITO-ZnPc-Grenzfläche in ZnPc/C60 Solarzellen untersucht und optimiert wurde. Eine neu designte chemische Passivierung wurde vorgeschlagen, wodurch die Austrittsarbeit der ITO- Elektrode angepasst wie auch der Kontaktwiderstand für einen optimalen Ladungstransport verringert wurde. Gleichzeitig wurde gezeigt, dass mono- molekulare Schichten als Puffer in Solarzellen genutzt werden können.","https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5567||http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9766","urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000001890-1","eng","http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen","Organic solar cell||Phthalocyanine||Fullerene||ITO||Monolayer passivation","500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften","Chemical engineering of the electronic properties of ITO-organics interface in Phthalocyanine/C60-Fullerene organic solar cells","Chemische Anpassung der elektrischen Eigenschaften der ITO-Organik-Grenzfläche in Phthalozyanin/C60-Fulleren organische Solarzellen","Dissertation","free","open access","Text","Biologie, Chemie, Pharmazie","FUDISS_derivate_000000001890","FUDISS_thesis_000000001890","http://www.diss.fu-berlin.de/2006/104/"