Naujų neigiamus krūvininkus pernešančių organinių puslaidininkių su “inkarinias” fragmentais sintezė ir tyrimas

   

Projekto nr.: 09.3.3-LMT-K-712-16-0168

Projekto aprašymas:

Nuolat didėjantis žmonijos energijos poreikis verčia ieškoti švaresnių ir saugesnių alternatyvų branduolinei energijai ir iškastiniam kurui. Deginant iškastinį kurą išsiskyrę degimo produktai prasideda prie klimato kaitos bei skatina visuomenės susidomėjimą alternatyviais energijos šaltiniais, kurie pakeistų naftos produktus ir akmens anglį. Fotovoltinėmis sistemomis, kurios saulės energiją verčia į elektros energiją, būtų galima pilnai patenkinti dabartinius energijos poreikius. Šiuo metu praktikoje plačiai naudojami silicio saulės elementai, tačiau susidūrus su tokiomis problemomis kaip itin gryno silicio poreikis bei sudėtinga gamyba, dėl ko išauga saulės elementų savikaina, ieškoma kitų medžiagų kurias būtų galima naudoti saulės elementų gamybai. Viena iš perspektyviausių alternatyvų yra perovskitiniai saulės elementai (PSE). Pastarųjų energijos konversijos našumas per pastaruosius 8 metus metus šoktelėjo nuo 4% iki daugiau nei 23%, šie elementai taip pat pasižymi konstrukcijos paprastumu ir maža savikaina. Prieš keletą metų pasirodę atvirkštinės struktūros PSE (p-i-n struktūra) tapo vis patrauklesni dėl jų paprastos gamybos ir geresnio stabilumo. Šiuo metu, kaip n-tipo puslaidininkiai, plačiai naudojami fulereno C60 fragmentą turintys junginiai, tačiau šio tipo medžiagų molekules yra didelės ir dėl šios priežasties pasižymi blogu kontaktu su perovskito paviršiumi, kas nulemia nepakankamai gerą krūvininkų laidumą. Vienas iš būdų užtikrinti gerą elektronų pernašą link elektrodo yra mažamolekulinių junginių su „inkariniais“ fragmentais panaudojimas. Tokio tipo junginiai galėtų sudaryti kordinacinius arba joninius ryšius su perovskito paviršiumi užtikrindami gerą kontaktą tarp paviršių kas leistų pagerinti krūvininkų pernašos greitį.

Projekto finansavimas:

ES struktūrinių fondų projektas, finansuojamas Europos socialinio fondo lėšomis pagal 2014–2020 metų Europos Sąjungos fondų investicijų veiksmų programos priemonę Nr. 09.3.3-LMT-K-712 „Mokslininkų, kitų tyrėjų, studentų mokslinės kompetencijos ugdymas per praktinę mokslinę veiklą“.

Projekto rezultatai:

Darbo metu buvo susintetinti ir ištirti 1,4,5,8-naftalentetrakarboksidiimidai su amonio bei fosfonrūgšties ,,inkarinėmis“ grupėmis ir di-tret-butilfenil fragmentu. Apibendrinant gauti rezultatai parodė, kad ne visi susintetinti puslaidininkiai gali funkcionuoti kaip elektronų transportinės medžiagos dėl prasto tirpumo organiniuose tirpikliuose (junginys 6 ). Naftalentetrakarboksidiimidų 2 ir 4 elektrocheminės ir optinės savybės yra tinkamos jų panaudojimui konstruojant perovskitinius saulės elementus. Ištyrinėjus termines savybes nustatyta, kad junginys 2 su „inkarine“ fosfonrūgšties grupe atitinka keliamus termostabilumo reikalavimus. Perovskitiniai saulės elementai sukonstruoti su naftalentetrakarboksidiimido 4 monosluoksniu demonstravo 12,14 % prietaiso efektyvumą. Buvo pademonstruota kad monosluoksnių koncepcija veikia ir gaunami gan našiai veikiantys prietaisai, tolimesnis darbas turėtų fokusuotis į prietaisų sandaros ir monosluoksnio dengimo technologijos optimizavimą siekiant dar labiau pagerinti įrenginio našumą.

Projekto įgyvendinimo laikotarpis: 2019-10-01 - 2020-04-30

Projekto koordinatorius: Kauno technologijos universitetas