Спосіб фотоактивованого електрохімічного синтезу наноструктурованого композиту полі(3-метилтіофен)/zno

Реферат: Спосіб фотоактивованого електрохімічного синтезу наноструктурованого композиту полі(3метилтіофен)/ZnO полягає у тому, що синтез полімеру на поверхні і в порах неорганічної напівпровідникової складової здійснюється при її ультрафіолетовому опроміненні, синхронізованому з електрохімічною поляризацією. UA 83758 U (12) UA 83758 U UA 83758 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електропровідних полімерних композитів і може бути використана для виготовлення фотоактивного шару гібридних фотовольтаїчних пристроїв, здатних перетворювати світло на електрику. Це забезпечується утворенням об'ємного p-n гетеропереходу між напівпровідниковим полімером р-типу та неорганічними наночастками nтипу. Сонячні комірки такого типу було запропоновано та вперше втілено Грінхемом у 1996 році на прикладі фотовольтаїчного пристрою на основі механічної суміші полі(1-метоксі-4-(2етилгексілосі)-п-феніленвінілену та наночасток (квантових точок) CdSe [1]. Ідею створення p-n гетеропереходу між неорганічними наночастками n-типу та напівпровідниковим полімером ртипу почали активно розвивати і втілювати в твердотільних комірках [2] - аналогах комірок Гретцеля [3]. Така комірка має ряд переваг: по-перше, на відміну від комірок Гретцеля, вона не містить електроліту, що спрощує її використання та подовжує строк служби; по-друге, на відміну від фотовольтаїчних пристроїв, пропонованих в [1], така комірка має чіткий розділ органічної та неорганічної складової, що дає привід сподіватись на більшу ефективність фотоперетворення. Так в ряді аналогів [2, 4] показано можливість створення твердотільних фотовольтаїчних комірок з гребінчастою структурою електродів, використовуючи як неорганічну складову ZnO та ТіО2, або їх композицію, а як органічну фазу - розчинні полімери похідних тіофену. В ряді робіт, для покращення фотовольтаїчних властивостей композитів, автори пропонують використання фотоактивних барвників [2], які полегшують переніс електрона від неорганічної фази до органічної. Цей підхід довів свою ефективність, проте є достатньо дорогим та значно ускладнює технологію виробництва. В більш простих варіантах фотовольтаїчних комірок [4] сенсибілізуючий барвник не використовують, що трохи знижує ефективність перетворення. Нанесення провідного полімеру на поверхню неорганічного напівпровідника проводять з розчину. Основними недоліками такої методики нанесення провідного полімеру є використання токсичних розчинників та невелика глибина проникнення полімеру в об'єм структури неорганічної складової, що знижує ефективність перетворення енергії. Задачею корисної моделі, що пропонується, є розробка способу нанесення провідного полімеру електрохімічним методом на неорганічну складову для створення гібридного нанокомпозиту з фотовольтаїчними властивостями, без використання дорогих та шкідливих реактивів, з покращеним контактом між органічною і неорганічною складовими за рахунок полімеризаційного синтезу органічного напівпровідника безпосередньо на поверхні і в порах напівпровідникової неорганічної фази. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами. Приклад 1. Електрохімічний синтез електропровідного полімеру на поверхні і в порах напівпровідникової неорганічної фази (ZnO або ТіО2) ускладнено низькою електропровідністю останньої. Тому, для підвищення електропровідності цих напівпровідників пропонується їх ультрафіолетове опромінення безпосередньо в процесі електрохімічного синтезу. Зростання електропровідності неорганічної складової ілюструється графіком на фіг. 1, з якого видно, що провідність ZnO зростає зі скороченням довжини хвилі опромінення. Наслідком цього є зменшення електричного опору електрохімічної комірки, що видно зі зростання струму циклічних вольтамперограм електроліту (0,1 Μ розчин LiClO4 в ацетонітрилі), отриманих на електроді, покритому шаром ZnO (фіг. 2). Здійснення даного способу забезпечується за допомогою нової конструкції комірки, що дозволяє проводити електрохімічний синтез полімеру на поверхні неорганічної складової в герметично замкненому просторі з опроміненням ультрафіолетовою радіацією. Конструкцію комірки приведено на фіг. 3. До її складу входять: 1 - робочий електрод (шар неорганічної складової композиту, нанесений на оптично прозорий електрод), 2 - кварцові світловоди, 3 електрод порівняння, 4 - допоміжний електрод (катод), 5 - силіконова ущільнююча прокладка, 6 - струмовідводи. Список посилань: 1. Dennler G., Sariciftci N. S., Brabec С. J. Conjugated polymer-based organic solar cells // Semiconducting Polymers: Chemistry, Physics and Engineering / Eds. Hadziioannou G., Malliaras G. G. - Weinheim: Wiley, 2007. - P. 455-530. 2. Journal of Power Sources 196 (2011) 596 Hyo Joong Lee, Henry С Leventis, Saif A. Haque, Tomas Torres, Michael Gratzel, Md. Khaja Nazeeruddin. 3. European Patent EP 0,333,641 Bl. Photoelectrochemical cell, process for making such a cell and use of this cell/ Gratzel Michael, Liska Paul. Ganguillet, Cyril (ABREMA Agence Brevets & Marques Ganguillet & Humphrey Rue Centrale 5 C.P. 2065, Lausanne, CH-1002, CH); Filing Date: 01/17/1989; Publication Date: 10/18/1995. 1 UA 83758 U 4. J. Mater. Chem. 17 (2007) 4571 Yun-Yue Lin, Chun-Wei Chen, Tsung-Hung Chu, Wei-Fang Su, Chih-Cheng Lin, Chen-Hao Ku, Jih-Jen Wu and Cheng-Hsuan Chen. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб фотоактивованого електрохімічного синтезу наноструктурованого композиту електропровідного полімеру з неорганічним напівпровідником, який відрізняються тим, що синтез полімеру полі(3-метилтіофену) на поверхні і в порах неорганічної напівпровідникової складової з ZnO здійснюється при її ультрафіолетовому опроміненні, синхронізованому з електрохімічною поляризацією. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2