Гібридний нанокомпозит з фотовольтаїчними властивостями

Гібридний нанокомпозит з фотовольтаїчними властивостями з об'ємним р-n гетеропереходом 3 42488 (ПЗМТ) та неорганічних напівпровідникових наночасток n-типу - CdSe отримують методом окиснювальної полімеризації 3-метилтіофену (3МТ) безводним хлоридом заліза (FeCl3) в атмосфері аргону в колоїдному розчині наночасток CdSe в ацетонітрилі. Для цього, попередньо, органометалічним шляхом готують наночастки CdSe згідно описаної у літературі методиці [4]. Далі, в термостатований при 18°С реактор доливають колоїдний розчин отриманих таким чином наночасток CdSe у ацетонітрилі, додають необхідну кількість 3МТ (див. табл. 1), витримують 20хв. при продувці аргоном. Після цього туди додають розчин безводного FeCb в ацетонітрилі у кількості, достатній для початку полімеризації 3-метилтіофену (табл. 1). Суміш перемішують протягом 12 годин, центрифугують при 3000об/хв., промивають ацетонітрилом та етанолом з наступним центрифугуванням до повного відмивання від залишку хлориду заліза (спектрофотометричний контроль). Далі до композиту додають надлишкову кількість гідразин-гідрату і залишають суміш при кімнатній тем 4 пературі від 20хв. до 24 годин. Оброблений таким чином композит далі відмивають ацетонітрилом та етанолом з наступним центрифугуванням та сушать у вакуумі до постійної ваги. Склад нанокомпозиту визначають за результатами термогравіметричного аналізу. Зразки гібридних сонячних комірок з шаром гібридного нанокомпозиту (ГН) формують на індійолово оксидній (ІТО) підкладці з утворенням структури ITO/PEDOT-PSS/ГН/АІ за методикою [6]. Діагностичні випробування таких фотовольтаічних перетворювачів проводили при стандартних умовах тестування, що відповідають AM 1.5. Якість роботи таких фотовольтаічних перетворювачів оцінювали по фотоелектрорушійній силі (Еферс) з вольт-амперних характеристик. В таблиці 1 представлено умови полімеризації 3-метилтіофену, склад отриманого нанокомпозиту по заявленій корисній моделі (приклади 1-5) та їх вплив на параметр Еферс у порівнянні з прототипом (приклад 6). Таблиця 1 № прикладу 3МТ, моль/л Умови полімеризації CdSe, FeCl3, FeCl3/3MT, CdSe/3МТ, мол. відн. ваг. відн. Склад композиту П3МТ/П3ГТ, % ваг. CdSe, % ваг. Еферс, В 1 0,008 2 2,6 15/0 85 0,09 2 3 4 5 6 0,01 0,012 0,014 0,014 2 2 2,5 3 3,3 4,2 5,5 8,2 30/0 55/0 80/0 90/0 0/90 70 45 20 10 10 0,3 0,4 0,75 0,91 0,7 Як показують дослідження, значення Еферс фотовольтаічних пристроїв з фотоактивним шаром нанокомпозиту по заявленій корисній моделі при співвідношенні CdSe/полімер від 8/2 до 9/1 (ваг.) (приклади 4 та 5, табл. 1) помітно перевершує відповідне значення для прототипу (приклад 6, табл. 1). Очевидно, це пов'язано з тим що здійснення полімеризації мономеру 3-метилтіофену в присутності неорганічних наночасток приводить до утворення структури ядро-оболонка. Це покращує контакт між органічною та неорганічною складовими, перешкоджає агрегації наночасток та полегшує утворення двох взаємопроникаючих перколяційних сіток при формуванні фотоактивного шару гібридного фотовольтаічного пристрою. На користь переваг запропонованого винаходу свідчать також простота синтезу та використання недорогих і нешкідливих реактивів. Перелік посилань: 1. Dennler G., Sariciftci N.S., Brabec С.J. Conjugated polymer-based organic solar cells // Semiconducting Polymers: Chemistry, Physics and Джерело Наші результати -"-"-"-"[4] Engineering/Eds. Hadziioannou G., Malliaras G.G. Weinheim: Wiley, 2007. - P. 455-530. 2. Giines S., Sariciftci N.S. Hybrid solar cells // Inorg. Chim. Acta. - 2008. - V. 361. - P. 581-588. 3. Saunders B.R., Turner M.L. Nanoparticlepolymer photovoltaic cells // Adv. Colloid Interface Sci. - 2008. - V. 138. - P. 1-23. 4. Huynh W.U., Dittmer J.J., Alivisatos A.P. Hybrid Nanorod-Polymer Solar Cells // Science. 2002. - V. 295. - P. 2425-2427. 5. Bolognesi A., Pasini M.C. Synthetic methods for semoconducting polymers // Semiconducting Polymers: Chemistry, Physics and Engineering / Eds. Hadziioannou G., Malliaras G.G. - Weinheim: Wiley, 2007. - P. 1-68. 6. Dimitriev O.P., Ogurtsov N.A., Pud A.A., Smertenko P.S., Piryatinski Yu.P., Noskov Yu.V., Kutsenko A.S., Shapoval G.S. Probing of charge and energy transfer in hybrid systems of aniline-3methylthiophene Copolymer with CdS and CdSe nanoparticles // J. Phys. Chem. С - 2008. - V. 112. P. 14745-14753. 5 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 42488 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601