ИСТИНА

Органические фотоэлементы (ОФЭ) являются перспективными для преобразования солнечной энергии в электрическую. Одним из ключевых параметров, определяющих эффективность ОФЭ, является морфология активного слоя на молекулярном уровне. В рамках проекта был разработан и применен метод измерения динамики молекулярного порядка в ОФЭ с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) света непосредственно при отжиге. Проведен анализ эволюции спектров КР пленок во время отжига с помощью контролирующей температуру кюветы. Каждый спектр раскладывается как суперпозиция двух компонент - аморфной и квазикристаллической фазы полимера, где вклад последней характеризует степень молекулярного порядка. Для демонстрации корреляции кристалличности с эффективностью были произведены совместные эксперименты измерения эффективности и динамики КР спектров ОФЭ, в которых получены результаты до отжига: 0.75% и 40%; после отжига: 3% и 78%, КПД и степень молекулярного порядка полимера соответственно. Различные перспективные производные фуллеренов (метанофуллерены, металлические комплексы фуллеренов, фторпроизводные фуллеренов) исследованы в качестве акцептора для ОФЭ. Показано, что фуллерены интеркалируют в фазу полимера, уменьшая долю квазикристаллической фазы. Процесс оптимизированной термической обработки каждого фотоэлемента восстанавливает кристалличность и, как следствие, увеличивает эффективность фотоэлементов. С помощью разработанного метода для каждого из акцепторов были найдены оптимальные параметры отжига. Оптимальные параметры температуры и времени отжига варьировались в диапазонах 105-140 oС и 15-20 минут, соответственно.

За время выполнения проекта 2012-2013 достигнуты следующие цели: - разработана унифицированной методики приготовления образцов пленок смесей сопряженного полимера с различными акцепторами для измерений спектров КР и фотоэлектрических свойств - образцы исследованы оптическими и фотоэлектрическими методами - разработана методики измерения доли квазикристалличной фазы сопряженного полимера в образцах непосредственно во время термической обработки - проведены измерения разработанной методикой на опорном образце P3HT:PCBM, а также на смесях полимера P3HT с различными производными фуллеренов - разработана методики обработки результатов экспериментов, включающей предварительную обработку спектров и разложение измеренных спектров по компонентам - проведен анализа измеренных результатов и найдены оптимальные условия термической обработки образцов - проведены фотовольтаические измерения солнечных элементов приготовленных в различных условиях термического отжига; полученных результаты сопоставлены с морфологией образцов исследованной другими методами.