Optická charakterizácia polymérov založených na benzo [1,2-b;4,5-b´]ditiofén derivátoch na prípravu fotovoltických článkov.

Optická charakterizácia polymérov založených na benzo [1,2-b;4,5-b´]ditiofén derivátoch na prípravu fotovoltických článkov.

Rok:
2016

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
98%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Bc. Romana Vrzonova100%100%100%
Bc. Peter Kaštier100%100%100%
Mgr. Marek Pribus100%100%100%
RNDr. Terézia Kisková PhD.80%100%-
RNDr. Ján Graban PhD.100%100%-
Mgr Eva Noskovičová100%100%100%
Mgr. Táňa Sebechlebská100%100%100%
Bc. Viktoria Bernardová100%100%100%
Mgr. Lenka Slušná100%100%100%
Dusan Lorenc100%100%100%
ISBN: 978-80-972360-0-7

Optická charakterizácia polymérov založených na benzo [1,2-b;4,5-b´]ditiofén derivátoch na prípravu fotovoltických článkov.

Lenka Slušná1 , Eva Noskovičová , Róbert Balogh2 , Daniel Végh , Viktor Milata , Ľudovít Haizer3 , Dušan Lorenc4,5 , Dušan Velič
1 Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského, Bratislava, Slovenská republika
2 Fakulta chemickej a potravinárskej technológie Slovenskej Technickej Univerzity
3 Fakulta matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského
4 Medzinárodné laserové centrum v Bratislave
5 Technologický Inštitút A. Ruprechta v Šamoríne
slusnal@gmail.com

Slnečná energia patrí k obnoviteľným zdrojom energie, ktorý je ešte v súčasnosti stále málo využívaný, napriek možnosti výroby elektrickej energie prostredníctvom fotovoltických systémov. Svetová spotreba energie sa v roku 2014 pohybovala okolo 18,6 TWh, z čoho pokrýva solárna energia menej než 0,3%. Solárne články prvej generácie sa vyrábali z polovodičov, najmä z monokryštalického kremíka. Nevýhodou týchto materiálov je vysoká energetická náročnosť ich výroby a požadovaná vysoká čistota, čo zvyšuje finančné náklady a aj dopad na životné prostredie. V súčasnosti je efektívnosť monokryštalických kremíkových solárnych článkov na úrovni približne 30 % a polykryštalických 20%. Tieto články sú zatiaľ vo svete najpoužívanejšie. Pomerne veľké zastúpenie na trhu majú ešte CdTe články s 21% účinnosťou, CIGS články (copper, indium, gallium, and selenide) s účinnosťou 20% a GaAs články s účinnosťou do 30% [1,2]. Preto je snaha o získanie materiálov, ktorých výrobná cena by bola nižšia, zatiaľ čo by zostala vysoká účinnosť a stabilita solárnych článkov. Organické polyméry sa ukazujú ako materiály vhodné na prípravu takýchto článkov. Účinnosť organických solárnych článkov sa zatiaľ pohybuje do ~ 10% a preto je výzvou testovať nové polyméry a spôsoby ich prípravy, ktoré umožnia zvýšenie účinnosti. Termostabilita polyméru a odolnosť voči vonkajším podmienkam sú tiež kritické parametre pre skonštruovanie fotovoltického článku. Solárne články sa skladajú z konjugovaného polyméru ( elektrónového donoru) a z elektrón akceptoru (fenylovaný fullerén, nanorúrky). Predkladaná práca sa zakladá na optickej charakterizácii novo pripraveného polyméru derivátu benzo[1,2-b`4,5-b]ditiofén (BR09). Meraná bola UV-VIS fluorescenčná and absorpčná spektroskopia polyméru BR09 [3]. Excitačné a emisné spektrá polyméru v DMSO (dimetyl sulfoxid) ukazujú fluorescenčný signál v zelenej časti spektra s maximom v 508 nm and excitačným maximom v 307 nm a 475 nm. Fluorescenčná dynamika je predmetom ďalších štúdií.

Poďakovanie: 
Zdroje: 
  1. [1] Green, Martin A., et al. "Solar cell efficiency tables (Version 45)." Progress in photovoltaics: research and applications 23.1 (2015): 1-9.
    [2] Noufi, Rommel, and Ken Zweibel. "High-efficiency CdTe and CIGS thin-film solar cells: highlights and challenges." Photovoltaic Energy Conversion, Conference Record of the 2006 IEEE 4th World Conference on. Vol. 1. IEEE, 2006.
  1. [3] Végh D., Milata V., Synthesis of highly fluorinated 3, 4 –substituted-1-benzo[b]thiophene and benzo[1,2-b’4,5-b]dithiophene derivatives as potentional biologically active compounds and novel opto-electronic materials, Flohet-12, Gainesville, USA (2015).

Diskusia

Vaša práca je zaujímavá a vysoko aktuálna, chcel by som sa opýtať, prečo ste použili práve DMSO a acetylacetón?

Pre laserovú spektroskopiu (časovo rozlíšené experimenty) budeme pravdepodobne používať skôr roztoky v Acetylacetóne, pretože DMSO vytvára pri vysokých výkonoch laser tepelnú šošovku.

Ďakujem, DMSO a acetylacetón boli vybrané na základe najvyššej rozpustnosti. Tento polymér je v bežných rozpúšťadlách (voda, etanol, metanol, toluén, acetón) málo rozpustný a pre ďalšie časovo-rozlíšené experimenty je nutná vyššia koncentrácia, najmenej 10^-4.

Dobrý deň slečna Slušná, chcel by som sa Vás opýtať, či ste merali excitačné a fluorescenčné spektrá aj čistého monoméru a ak áno, tak či ste v nameraných údajoch videli nejaké výraznejšie rozdiely oproti polyméru.

Dobrý deň, áno merali sa pre porovnanie aj optické vlastnosti pre monomér v rovnakých rozpúštadlách ako polymér, kedže sú to novopripravené látky. Excitačné vlnové dĺžky v oboch rozpúšťadlách pre monomér sú zhruba o 10nm vyssie ako pre polymér a emisné sú nezmenené.

Ďakujem za odpoveď a ešte by ma zaujímalo, či ste skúmali optické vlastnosti komplexu spomínaného polyméru s fullerénovým elektrón-akceptorom.

Experimenty elektrón donoru s elektrónovým akceptorom sú naplánované v ďalšej fáze výskumu. Budeme merať fluorescenciu, časovo- rozlíšenú fluorescenciu aj absorpciu.

Dobrý deň, chcela by som sa Vás opýtať, či máte v pláne testovať aj iné polyméry z danej skupiny látok, poprípade aj iné typy polymérov. Ďakujem

Dobrý deň, áno samozrejme testujeme rôzne novo-pripravené polyméry a snažíme sa nájsť najvhodnejšie. Sú to polyméry zo skupiny benzoditiofénov a aj iné.

Vďaka za odpoveď. Držím palce v ďalšom výskume.

Ďakujem.

Dobrý deň,
chcela by som sa spýtať, aké akceptory elektrónov sa chystáte testovať a aké sú najčastejšie používané akceptory.
Ďakujem

Dobry den, najcastejsie sa vyuzivajú fenylovane fullereny C61 alebo C71, my zatial planujeme vyuzivat C61 alebo nanorùrky