KIP-Veröffentlichungen

In dieser Arbeit wurden flüssigprozessierte Nickeloxid (NiO)-Schichten als viel versprechendes  Lochleitermaterial für organische Solarzellen untersucht. Ziel war es, durch die Analyse mit Infrarotspektroskopie (IR), gestützt durch komplementäre Messmethoden wie Photoelektronenspektroskopie, Kontaktwinkelmessungen und Rasterkraftmikroskopie, ein umfassenderes Verständnis über die Struktur-Eigenschaft-Beziehung von NiO zu erlangen.
Dazu wurden flüssigprozessierte NiO-Schichten aus einer Präkursor-Lösung durch Rotationsbeschichtung hergestellt und die Umwandlung in NiO erfolgte anschließend durch das
Ausheizen bei verschiedenen Temperaturen (275°C, 325°C und 400°C). Dadurch konnte der Einfluss der Ausheiztemperatur sowie der Nachbehandlung mit Sauerstoffplasma auf die energetischen, chemischen und strukturellen Eigenschaften der NiO-Schichten untersucht werden. Um die Oberflächeneigenschaften von NiO besser kontrollieren zu können, wurden die NiO-Schichten mit selbstorganisierenden Monolagen (SAMs) modifiziert. Entgegen der Erwartung wurde durch winkelaufgelöste IR-Messungen keine einheitliche Orientierung der verwendeten Moleküle auf der NiO-Oberfläche festgestellt. Eine mögliche Erklärung konnte durch die Analyse des Bindungsmechanismus gefunden werden. Es wurde außerdem gezeigt, dass für die Chemisorption der Moleküle vor allem die Hydroxid-Verbindungen der NiO-Schicht eine entscheidende Rolle spielen. Neben der Austrittsarbeitserhöhung und der verbesserten Oberflächenbenetzung konnte zudem durch die Chemisorption der SAMMoleküle die NiO-Oberfläche erfolgreich passiviert werden.
 

In this work solution-processed nickel oxide (NiO) thin films were investigated as a promising hole-transport material in organic photovoltaic cells (OPVs), using infrared spectroscopy as the main measurement technique supported by complementary methods such as photoelectron spectroscopy, contact angle measurements and atomic force microscopy, to gain a deeper understanding of the structure-function relationship of NiO. Solutionprocessed NiO thin films were prepared by spincoating of a precursor solution, followed by the conversion into NiO at different annealing temperatures (275°C, 325°C and 400°C) to analyse the influence of the annealing temperature as well as oxygen plasma post-treatment on the energetic, chemical and morphological properties of NiO. To gain full control of the surface properties, NiO thin films were modified by self-assembled monolayers (SAMs). Unexpectedly, no homogeneous orientation of the tested molecules on the NiO surface could be determined by angle-resolved IR spectroscopy. One possible explanation was given by
a detailed investigation of the binding mechanism. Furthermore, the results reveal that hydroxide species of the NiO films play a crucial role for the chemisorption of SAMs on NiO. Besides the increased work function and improved wettability, the NiO surface has been successfully passivated by chemisorption of SAM molecules.