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Die Reduktion von Treibhausgasen ist essentiell um die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu limitieren. Um dies zu erzielen, bedarf es der Entwicklung neuer, regenerativer Technologien zur Energiewandlung. Perowskitsolarzellen sind hierf��r eine vielversprechende Photovoltaiktechnologie, welche in den letzten Jahren enorme Effizienzsteigerungen erreichen konnten. Die Kommerzialisierung und gesellschaftliche Akzeptanz dieser Technologie wird jedoch durch das dabei eingesetzte Blei erschwert. Um Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu reduzieren und die Umweltvertr��glichkeit zu verbessern, werden in dieser Arbeit zwei chemische Elemente als Alternativen zu Blei in Perowskitverbindungen und deren Potential in stabilen, effizienten Perowskitsolarzellen erforscht. Zinn ist dabei ein besonders vielversprechender Bleiersatz. Dies begr��ndet sich vor allem in seiner Vertr��glichkeit f��r Mensch und Umwelt sowie den hohen Solarzellwirkungsgraden. In dieser Arbeit wurde eine Strategie f��r 1:1 Zinn-Blei gemischte Perowskitsolarzellen entwickelt, die ung��nstige L��chertransportschicht PEDOT:PSS (Polyethylendioxythiophen- Polystyrolsulfonat) und den Methylammonium (MA+)-haltigen Perowskitabsorber zu ersetzen. Dies legt die Grundlage f��r eine stabilere Solarzellarchitektur. Des Weiteren, wurden neue Erkenntnisse zum Mechanismus des h��ufig eingesetzten Zinnfluoride (SnF���) Additives in Zinn- Perowskitsolarzellen erlangt. Es wurde eine bevorzugte Akkumulation des SnF��� an der PEDOT:PSS Grenzfl��che nachgewiesen. Dar��ber hinaus reagiert das akkumulierte SnF��� mit dem PEDOT:PSS unter Bildung einer Zinnsulfid (SnS) Zwischenschicht, wodurch ein positiver Einfluss auf die Solarzellleistung erwartet wird, da SnS ein p-Halbleiter ist. Durch umfangreiche Optimierung der Grenzschichten und des Perowskitabsorbers zur Reduktion von Rekombinationsverlusten, konnten Solarzelleffizienzen von bis zu 6,6% f��r Zinn-Perowskitsolarzellen mit hohen Leerlaufspannungen von bis zu 670mV erzielt werden. Stabilit��tsanalysen von Zinnhaltigen Perowskitsolarzellen unter atmosph��rischen Umgebungsbedingungen haben deren hohen Oxidationsempfindlichkeit verifiziert, wodurch deren Herstellung und Operation unter inerten Bedingung notwendig ist. Des Weiteren, scheint die Solarzelldegradation in atmosph��rischer Umgebung und bei Hitze durch die Verschlechterung der Solarzellschichten dominiert zu werden und nicht durch die Degradation des Perowskitabsorbers selbst. Da der Einfluss von Zinn-Perowskiten auf Mensch und Umwelt kontrovers diskutiert wird, wurde ein weiteres Substitutionselement, Bismut, untersucht. Die Verwendung dieses in Perowskitartigen Verbindungen zeichnet sich durch deren hohen Vertr��glichkeit f��r Mensch und Umwelt aus. In dieser Arbeit wurde eine Strategie verfolgt, um homogene, kompakte Cs���Bi���I���-basierte Filme mit variablen Bandl��cken abzuscheiden. Mittels der hergestellten Solarzellen konnten Solarzelleigenschaften dieses Materials nachgewiesen werden. Diese Arbeit betrachtet das Spannungsfeld zwischen der Vertr��glichkeit der verwendeten Perowskitabsorber f��r Mensch und Umwelt und der Leistung von Solarzellen. Zinn-haltige Perowskitabsorber erzielen hohe Wirkungsgrade, erh��hen jedoch lediglich die Vertr��glichkeit f��r Mensch und Umwelt. Wohingegen, Bismut basierte Absorber vertr��glich f��r Mensch und Umwelt sind, aber herausfordernd geringe Solarzellleistungen aufweisen. Diese Arbeit reiht sich in das allgemeine Verst��ndnis bleifreier Perowskitabsorber ein. Neue Erkenntnisse wurden hinsichtlich einer Strategie f��r PEDOT:PSS- und MA+-freier Bauelemente, dem Verst��ndnis des SnF���-Mechanismus und neuer Ans��tze zur Reduktion von Rekombinationsverlusten mittels Grenzfl��chen- und Morphologieoptimierungen gewonnen. |
