Dr. Ershuai Jiang

Projekt

In diesem Projekt habe ich organische Photovoltaikmodule (OPV) entwickelt, die für Innenraum- und Hochspannungsanwendungen geeignet sind. Für Innenraumanwendungen habe ich eine neuartige Seitenverbindungsstruktur eingeführt. Bei diesem Design befinden sich die Verbindungsmuster an den Rändern der aktiven Fläche, wobei sich die Trennlinien der oberen Elektrode überlappen und schmaler sind als die Musterlinien der unteren Elektrode. Durch diese Anordnung bilden sich deutlich weniger Nebenschlüsse bei der Strukturierung der oberen Elektrode. Die Seitenverbindungsstruktur ist daher für Innenraumanwendungen wie die Sensoren im livMatS-Demonstrator besser geeignet als herkömmliche Designs. Für Hochspannungsanwendungen, wie dielektrische Elastomer-Aktoren (DEAs), habe ich Miniatur-Hochspannungsmodule der organischen Photovoltaik (HV-OPMs) entwickelt. Diese Module erreichten erstmals Leerlaufspannungen (Voc) von mehr als 1000 V bei hoher Energieumwandlungseffizienz. Weitere Optimierungen steigerten die Voc auf über 5000 V. In Zusammenarbeit mit Armin Jamali demonstrierten wir erfolgreich einen Anwendungsfall eines DEA-Saugers, der von einem solchen HV-OPM betrieben wird. Darüber hinaus habe ich neue Charakterisierungsmethoden für HV-OPMs eingeführt, darunter die Analyse des Durchbruchrisikos unter partiellen Abschattungsbedingungen, die Shunt-Analyse durch Elektrolumineszenz-Bildgebung und Studien zur potenzialinduzierten Degradation.

Erstbetreuer

Dr. Uli Würfel

Publikationen in livMatS

• Organic photovoltaic mini-module providing more than 5000 V for energy autonomy of dielectric elastomer actuators*
  Jiang, E., Jamali, A., List, M., Mishra, D., Sheikholeslami, S., Goldschmidtboeing, F., Woias, P., Baretzky, C., Fischer, O., Zimmermann, B., Glunz, S., Würfel, U. (2025): Organic photovoltaic mini-module providing more than 5000 V for energy autonomy of dielectric elastomer actuators. Nat Commun 16, 2048. https://doi.org/10.1038/s41467-025-57226-6
• Side Connection for High-Efficiency Organic Photovoltaic Modules for Indoor Applications: Shunt Reduction and Performance Improvement*
  Jiang, E., Baretzky, C., Müller, D., Fischer, O., Zimmermann, B., Würfel, U. (2024): Side Connection for High-Efficiency Organic Photovoltaic Modules for Indoor Applications: Shunt Reduction and Performance Improvement. RRL Solar Volume 8, Issue 12, 2400303. https://doi.org/10.1002/solr.202400303
• Over 1000 V DC Voltage from Organic Solar Mini-Modules*
  Jiang, E., List, M., Jamali, A., Würfel, U. (2024): Over 1000 V DC Voltage from Organic Solar Mini-Modules (2024). ACS Energy Letters 2024, 9, 908-910. doi: 10.1021/acsenergylett.3c02770
• A mini organic solar module with an open-circuit voltage higher than 1100 V under indoor light*
  Jiang, E., Jamali A., List, M., & Würfel, U. (2023). A mini organic solar module with an open-circuit voltage higher than 1100 V under indoor light. Materials for Sustainable Development Conference (MATSUS). doi: 10.29363/nanoge.matsus.2023.218