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Ein wesentlicher Vorteil der organischen Elektronik und insbesondere der organischen Pho- tovoltaik liegt in ihrer Flüssigprozessierbarkeit. Dazu werden die organischen Halbleiter in Lösungsmitteln aufgelöst und über Druck- oder andere Beschichtungsverfahren auf Substrate abgeschieden. Die Verwendung solcher Hochdurchsatzverfahren verspricht eine günstige und schnelle Herstellung. Weil sich die meisten organischen Halbleiter aber nur in giftigen und umweltschädlichen Lösungsmitteln auflösen lassen, müssen die bei der Herstellung verdamp- fenden Lösungsmittel aufwendig aufgefangen werden, was dem Ziel der kostengünstigen Her- stellung entgegensteht. In vorherigen Arbeiten wurde gezeigt, dass sich organische Halbleiter auch in ungiftigen und umweltfreundlichen Lösungsmitteln wie Alkoholen oder Wasser in Form von Nanopartikeln dispergieren lassen. Diese Dispersionen können durch Fällung ohne den Einsatz von stabilisie- renden Tensiden hergestellt werden. Dadurch sind die Wirkungsgrade der aus den Dispersionen hergestellten Solarzellen mit den Wirkungsgraden der aus Lösung prozessierten Solarzellen ver- gleichbar. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass der bisher in diesem Prozess verwendete organische Halblei- ter Poly(3-hexylthiophen-2,5-diyl) (P3HT) Nanopartikel bildet, die elektrostatisch stabilisiert sind. Durch die gleichnamige Ladung auf den Halbleiter-Nanopartikeln wird die Agglomerati- on wegen der elektrostatischen Abstoßung verhindert. Auf Grund dieser Erkenntnis wird daher untersucht, wie sich die Ladung auf den P3HT-Nanopartikeln erhöhen lässt, um die Stabilität der Nanopartikel zu verbessern. Es wird nachgewiesen, dass eine elektrische p-Dotierung durch Einbringen eines starken molekularen Elektronenakzeptors bereits in Lösung positive Ladungen auf dem Polymer erzeugt, die auch nach der Fällung auf den Polymer-Nanopartikeln erhalten bleiben. Dadurch kann eine größere Oberfläche stabilisiert werden, so dass das Wachstum der Nanopartikel während der Fällung durch Agglomeration unterdrückt wird und kleinere Nano- partikel entstehen. Dieses neue Konzept lässt sich auch auf andere organische Halbleiterdispersionen übertragen, die ohne Zusätze keine kolloidale Stabilisierung aufweisen. Auch hier führt die Dotierung der Polymer-Lösung vor der Fällung zur Aufladung der Nanopartikel und zur kolloidalen Stabi- lisation der Dispersionen. Dadurch wird die Auswahl der organischen Halbleiter für die Her- stellung nanopartikulärer Solarzellen auch auf moderne, hocheffiziente Materialkombinationen erweitert. Mit Iod wurde ein Dotand gefunden, der wegen seiner Flüchtigkeit die Solarzelle nach deren Schichtabscheidung wieder verlässt. Das ermöglicht die Herstellung von tensidfrei- en nanopartikulären Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von bis zu 10,6%. Die Nanopartikel-Dispersionen eignen sich nicht nur zur Herstellung organischer Solarzellen, sondern werden in dieser Arbeit auch erstmals für organische Photodetektoren verwendet. Die nanopartikulären Photodioden erreichen ähnliche Kenngrößen wie ihre aus Lösung hergestell- ten Pendants. Die Verwendung von Ethanol als Dispersionsmedium erweitert jedoch die Aus- wahl der in der organischen Photodiode verwendbaren Transportschichten, so dass der für Pho- todioden entscheidende Dunkelstrom wesentlich reduziert wird.

Supramolecular chemistry allows the construction of complex molecular architectures and the design of collective photophysical properties. DNA is an attractive template to build such supramolecular architectures due to its helical structure, the defined distances between the bases and the canonical base pairing that results in precise control of the chromophore position. The tailored properties of DNA-templated supramolecules eventually allow their implementation into optoelectronic applications. For the generation of free charge carriers from photo-generated excitons, fullerenes can be utilized. We synthesized two fullerene derivates, one of which binds by electrostatic interactions to single-stranded DNA, while the other contains two 2′-deoxyuridine moieties and assembles specifically along oligo-2′-deoxyadenosines (dA20) as DNA template. The DNA-directed assembly of both fullerenes in aqueous solution was investigated by UV/Vis absorbance and circular dichroism (CD) spectroscopy. The specific interactions with DNA make fullerenes with the 2′-deoxyuridine moieties a significantly better component for supramolecular DNA architectures. We studied the fluorescence quenching of both fullerenes with a DNA chromophore assembly. To investigate one of the key properties for optoelectronic applications, that is the supramolecular structure of the DNA-based assemblies in the solid phase, we characterized the CD of supramolecular chromophore-DNA architectures in thin films. Remarkably, the helical chirality of the chromophore assemblies that is induced by the DNA template is conserved even in the solid state. Upon implementation into organic solar cells, the external quantum efficiency measurements showed charge carrier generation on all three chromophore components of the DNA assemblies. The fullerenes with the 2′-deoxyuridine moieties enhance the quantum efficiency of the conversion process significantly, demonstrating the potential of DNA as structural element for ordering chromophores into functional π-systems, which may be employed in future organic solar cells.