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Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum alternativen Aufbau einer organischen Farbstoffsolarzelle und einer Farbstoff-Kunststoffsolarzelle (Tandemzelle) bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bereitstellen einer flexiblen Kathode, Erweiterung der Kathode durch ein dreidimensionales, loses Netzwerk aus optisch transparenten, höchstleitfähigen Kohlenstoffnanoröhren (CNTs), dessen unterste Schicht nach erfindungsgemäßen Verfahren auf der flexiblen Kathode fixiert wird. Weiterhin werden gemäß der Erfindung in der Farbstoffsolarzelle stabförmige Donor-Akzeptor (D-A) Farbstoffmoleküle, in der Tandemzelle, Polymere als Donoren, Farbstoffe als Akzeptoren, die in dieser cofacial auf einem Xanthengerüst oder linear Verbrückt, angeordnet und in beiden Zelltypen am Donor mit einer Ankergruppe, am Akzeptor mit einer Injektionsgruppe funktionalisiert sind, bereitgestellt. Die (D-A) Moleküle werden auf den CNTs als zweidimensional-kristalline Monoschicht (SAM) aus Lösung abgeschieden und senkrecht oder nahezu senkrecht zur Substratoberfläche, radial ausgerichtet, verankert. Die eingesetzten Donoren werden nicht durch einen Redoxmediator, sondern direkt durch einen Tunnelmechanismus reduziert. Die im Netzwerk verbleibenden Poren und Cavitäten, in die, die mit Injektionsgruppen funktionalisierten Kopfgruppen der (D-A)Moleküle hineinragen, werden mit an die Injektionsgruppen bindenden, leitfähigen, optisch transparenten Materialien, die, die Hohlräume durchdringen, aufgefüllt. Die komplementär generierte Netzwerkstruktur entspricht einer erweiterten Anode, die durch Aufbringen des Anodenmaterials ergänzt wird. Entsprechend den Verfahren der Aufbauschritte sind die Farbstoffsolarzelle und die Tandemzelle ein interpenetrierendes, kathodisches und anodisches, dreidimensionales Netzwerk mit stark vergrößerter aktiver Oberfläche, bedeckt mit einer Monoschicht aus stabförmigen (D-A) Molekülen, die mit ihren Anker- und Injektionsgruppen durch gezielten Aufbau einer kathodisch-anodisch durchgängigen Molekülkette, durch Orbitalüberlappung Phasengrenzen vermeiden und dabei die Grenzflächen zwischen erweiterter Kathode und erweiterter Anode, linear, kovalent verbrücken. |
