Ludwig-Maximilians-Universität München
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Organische Solarzellen

Thomas Bein erhält ERC Advanced Grant

München, 15.01.2013

Der Chemiker Professor Thomas Bein wird vom Europäischen Forschungsrat mit einem Advanced Grant in Höhe von rund 2,5 Millionen Euro ausgezeichnet. In dem Projekt entwickeln Bein und seine Kollegen hochgeordnete Modellsysteme für effizientere organische Solarzellen. ERC Advanced Grants ehren europäische Forscher, die bereits herausragende Leistungen in den Wissenschaften erbracht haben. Damit sollen sie für ihre hoch innovative Forschungsvorhaben die nötigen Freiheiten erhalten.

Die Sonne schickt uns Energie im Überfluss und wir haben gelernt sie zu nutzen, insbesondere mit Silizium Solarzellen. Wegen der immer noch hohen Produktionskosten und des hohen Energieaufwands bei der Herstellung dieser Solarzellen wird jedoch weltweit intensiv an Alternativen geforscht, so unter anderem an organischen Solarzellen. Letztlich suchen die Forscher nach nachhaltig verfügbaren Materialien, die preisgünstig und mit geringem Energieaufwand zu Solarzellen mit relativ hohen Wirkungsgraden verarbeitet werden können. Sowohl farbige Polymere als auch kleine Farbstoffmoleküle und anorganische Nanoteilchen werden hierfür untersucht.

Mehr Energie aus der Sonne durch optimierte Ladungstrennung

Fällt ein Lichtquant auf ein Molekül in einer Solarzelle, dann hebt er dessen äußerstes Elektron auf ein höheres Energieniveau und hinterlässt eine Lücke. Wird das Elektron Schritt für Schritt in Energiestufen über benachbarte Moleküle weitergeleitet, beginnt Strom zu fließen. Fällt das Elektron jedoch sofort zurück auf sein ursprüngliches Niveau, gibt es die zuvor gewonnene Energie lediglich als Wärme ab. Organische Solarzellen bestehen aus einer Mischung von sogenannten Akzeptormolekülen, die die Elektronen weiterleiten und Donormolekülen, die Nachschub-Elektronen für die entstandene Lücke bereitstellen. Die genaue räumliche Anordnung der Donor/Akzeptorkombination können Wissenschaftler bisher jedoch kaum beeinflussen.

Hier setzt das Projekt des LMU-Chemikers Professor Thomas Bein an, für das ihm der Advanced Grant verliehen wurde. Bein, der auch Mitglied bei der Nanosystems Initiative Munich (NIM) ist, koordiniert das Projekt „Electroactive Donor-Acceptor Covalent Organic Frameworks (ECOF)“. Er und seine Kollegen entwickeln darin Materialien, in denen Donor- und Akzeptormoleküle durch gerichtete Bindungen in geordneten Netzwerken räumlich miteinander verwoben sind.

Ihr Ziel ist es, schon bei der Synthese viele Punkte klar zu definieren: die elektronischen Eigenschaften, die räumliche Anordnung von Donor-Akzeptor oder auch die Schichtdicke des Materials. Die Grundlage für diese Strukturen bilden hochporöse Kovalente Organische Netzwerke, die die Chemiker aus heteroaromatischen Molekülen aufbauen.

„Besonders freue ich mich, dass wir im Rahmen des Projektes mit den Gruppen von Professor Paul Knochel und Dirk Trauner - beide im Department Chemie - zusammenarbeiten können, um neue organische Bausteine in Donor-Akzeptor Netzwerke einzubauen und diese hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften zu untersuchen“, sagt Bein, der die Netzwerke wie Honigwaben auf Oberflächen wachsen lassen will, um sie optimal in Solarzellen zu integrieren.

Professor Thomas Bein studierte Chemie an der Universität Hamburg und promovierte von 1981 bis 1984 an der Katholischen Universität Leuven (Belgien) und der Universität Hamburg. Es folgten Stationen bei DuPont Central Research in Delaware (USA) sowie an der University of New Mexico (USA). Von 1991 bis 1999 arbeitete Bein an der Purdue University in Indiana (USA), zunächst als Associate Professor und später als Full Professor of Chemistry. Seit 1999 leitet Bein den Lehrstuhl Physikalische Chemie II am Department Chemie der Ludwig-Maximilians-Universität München und ist seit 2006, von Beginn an, Mitglied im Exzellenzcluster Nanosystems Initiative Munich (NIM).    NIM

Der ERC Advanced Investigator Grant

Der ERC fördert mit dem Advanced Investigator Grant hochinnovative Forschung, die erheblich über den bisherigen Forschungsstand hinausgeht und neue Forschungsgebiete erschließt. Alleinige Auswahlkriterien in der Begutachtung sind einerseits die erwiesene herausragende wissenschaftliche Exzellenz der Antragsteller sowie die Originalität und Stimmigkeit der Projektvorschläge.

 

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