Das Grundprinzip ist einfach, aber im Detail gibt es noch viele Fragen zu den grundlegenden Prozessen: Der Dreh- und Angelpunkt ist zunächst die chemische Synthese. Anders als bei Siliziumsolarzellen, bei denen man es im Prinzip mit einem einzigen Element zu tun hat, bietet die organische Chemie eine unglaublich große Vielfalt.
Täglich synthetisieren die Chemiker in den Forschungslaboren neue Moleküle oder verändern sie gezielt in Absprache mit Physikern, die anschließend die physikalischen Prozesse untersuchen. Diese Substanzen und ihre Strukturen bieten oft einen sehr ästhetischen Anblick und erinnern dabei unter anderem an Fußbälle (Fullerene), lange Ketten (Polymere) oder Äste (Dendrimere). Geeignete Moleküle zu finden und herzustellen, ist aber erst der Anfang. Die Materialien für die verschiedenen Schichten müssen in vielen Aspekten gut zusammenpassen, damit Elektronen und Löcher tatsächlich getrennt und abgeleitet werden können.
Absorptionsstark und trennscharf
Erstens muss die fotoaktive Schicht genügend Licht einfangen können, das heißt, es müssen möglichst viele Elektron-Loch- Paare gebildet werden. Dazu bedarf es sowohl sehr stark absorbierender Materialien als auch transparenter Materialien für die Transportschichten und für die Elektroden, damit diese kein Licht wegschlucken.
Zweitens müssen sich die Stoffe gut aufbringen lassen, das heißt verdampfbar oder löslich sein. Die Schichten sollten dabei möglichst eben werden. Und es müssen Mittel und Wege gefunden werden, dass möglichst viele Grenzflächen für eine effektive Trennung des Elektronen-Loch-Paares in der fotoaktiven Schicht entstehen. Entscheidend dabei ist, dass die Trennung nur dann stattfinden kann, wenn das Paar möglichst schnell eine nahe gelegene Grenzfläche findet.
