Фталоцианиндер наноқұрылымдарының полимерлі күн элементінің оптикалық және фотовольтаикалық сипаттамаларына әсері
DOI:
https://doi.org/10.31489/2022No1/26-33Кілт сөздер:
жартылайөткізгіш полимерлер, металофталоцианиндер, заряд тасымалдағыштардың генерациясы және транспорты, фотовольтаика.Аңдатпа
Нанокомпозиттік полимерлі күн ұяшықтары алынды. Фталоцианиндердің наноқұрылымдары концентрациясы 0,5% фотоактивті қабаттың қоспасына қосылды. Фотоактивті қабат центрфугалау әдісімен айналу жылдамдығы 1500 айн/мин болған кезде жағылды. Атомдық күштік микроскоппен қабыршақтар беттерінің суреттері алынды. Композиттік қабыршақтардың жұтылу спектрлері өлшенді. Фотоактивті қабатқа фталоцианиндер наноқұрылымдарын енгізу жұтылу максимумда наноөзектер үшін 2.1 есе және нанобөлшектер үшін 1.9 есе артуына спектрдің кеңеюіне және оптикалық тығыздық мәнінің әкелетіні анықталды. Композиттік органикалық күн ұяшықтарының вольт-амперлік сипаттамалары өлшенді. Бұл үшін фотоактивті қабаттың бетіне 10-5 Торр кезінде қалыңдығы 100 нм алюминий электрод бүркілді. Фотоактивті қабатқа фталоцианиндер және нанобөлшектер енгізген кезде, вольт-амперлік сипаттаманың қысқа тұйықталу тогының тығыздығы сәйкесінше 8% және 5% - ға артты, ал пайдалы әсер коэффициентінің мәні сәйкесінше 4,8% және 4,51% дейін өсті. Композиттік органикалық күн ұяшықтарының импеданс спектрлері өлшенді. Нанокомпозиттік қабыршақтардың годографтарын талдау фотоактивті қабатқа фталоцианиндердің наноөзектері мен нанобөлшектерін енгізу диффузия ұзындығының сәйкесінше 2,2 есе және 1,8 есе артуына және заряд тасымалдаушылардың қозғалғыштығының 1,4 есе және 1,2 есе өсуіне әкелетінін көрсетті.
References
"1 Brau A., Farges J.P. Organic Semiconductors. Org. Conduct. Fundam. Appl. Marcel Dekker, 1994, pp.311–357.
Hohnholz D., Steinbrecher S., Hanack M. Applications of phthalocyanines in organic light emitting devices. Journal of Molecular Structure, 2000, Vol. 521, pp. 231-237. doi: 10.1016/S0022-2860(99)00438-X.
Itoh E., Ohmori Y., Miyairi K. Photovoltaic Properties of Organic p-n Junction Devices Consisting of Phthalocyanine and n-Type Porphyrin Deposited on an n-Type TiO2 Layer. Japanese J. Appl. Physics. Part 1 Regul. Pap. Short Notes Rev. Pap. 2004, Vol. 43, Is.2., pp 817-821. doi: 10.1143/JJAP.43.817.
Wagenpfahl A., Deibel C., Dyakonov V. Organic solar cell efficiencies under the aspect of reduced surface recombination velocities. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2010, Vol.16, Is.6, pp. 1759-1763.
Bi X., WuZ., ZhangT., AnC., XuY., MaK., et al. Reduced Nonradiative Recombination Energy Loss Enabled Efficient Polymer Solar Cells via Tuning Alkyl Chain Positions on Pendent Benzene Units of Polymers. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020, Vol.12, pp. 24184-24191. doi: 10.1021/acsami.0c04397.
Kim K., Ihm K., Kim B. Surface Property of Indium Tin Oxide (ITO) After Various Methods of Cleaning. Acta Physica Polonica. 2014, Vol. 127, No. 4, pp. 1176-1179. doi: 10.12693/APhysPolA.127.1176.
Hashizume M., Kunitake T. Preparation and functionalization of self-supporting (polymer/metal oxide) composite ultrathin films. RIKEN Rev. 2001, Vol. 38, pp. 36–39.
Pakhomov G.L., Gaponova D.M., Lukyanov A.Yu., Leonov E. S. Luminescence in phthalocyanine thin films. Solid state physics. 2005, Vol.47, No.1, pp.164-167.
Zeinidenov A.K., Aimukhanov A.K., Kambar D.S., Ilyassov B.R., Zavgorodniy A.V. Effects of phthalocyanine nanostructure on photovoltaic performance of its polymer composite thin films. Materials Chemistry and Physics. 2021, Vol. 267, p.124680. doi: 10.1016/j.matchemphys.2021.124680.
Gregg B.A., Hanna M.C. Comparing organic to inorganic photovoltaic cells: Theory, experiment, and simulation. Journal of Applied Physics. 2003, Vol.93, Is.6, pp. 3605 - 3614. doi: 10.1063/1.1544413.
Ellison D.J., Kim J.Y., Stevens D.M., Frisbie C.D. Determination of quasi-fermi levels across illuminated organic donor/acceptor heterojunctions by kelvin probe force microscopy. J. Am. Chem. Soc. 2011, Vol.133, Is.35, pp.13802-13805. doi: 10.1021/ja2034574.
Yang H., Song Q., Lu Z., Guo C., et al. Electrochemically polymerized nanostructured poly (3.4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) buffer layer for a high performance polymer solar cell. Energy and Environ. Science. 2010, Vol. 3, pp.1580-1586. doi: 10.1039/C0EE00117A.
Yuan X., Song C., Wang H., Zhang J. EIS Equivalent Circuits In Electrochemical Impedance Spectroscopy in PEM Fuel Cells. California: Springer, 2010, doi:10.1007/978-1-84882-846-9.
Zavgorodniy A.V., Aimukhanov A.K., Zeinidenov A.K., et al. The influence of the magnetic field on the current-voltage characteristics of cupc nanostructures. Eurasian phys. tech. j. 2019, Vol.16, No.1(31), P.54-61.
Aimukhanov A.K., Zeinidenov A.K., Ilyassov B.R., Zavgorodniy A.V. The research of photo-electrophysical properties of cobalt phthalocyanine film. Eurasian phys. tech. j. 2019, Vol.16, No.2(32), P.16-20."
