Μελέτη Μοριακών Υλικών Για Εφαρμογή Σε Οργανικές Φωτοβολταϊκές Και Φωτονικές Διατάξεις

Abstract

Τα οργανικά φωτοβολταϊκά αποτελούνται από ένα ή περισσότερα οργανικά υμένια (πολυμερικά ή μη), τα οποία εναποτίθενται μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. Την τελευταία δεκαετία, η τεχνολογία κατασκευής οργανικών φωτοβολταϊκών διατάξεων έχει κάνει τεράστια άλματα προόδου, με αποτέλεσμα να είναι εμπορικά διαθέσιμες από αρκετές εταιρίες. Ωστόσο, η απόδοση και η σταθερότητα των οργανικών διατάξεων εξαρτάται τόσο από τις ιδιότητες των ενεργών υλικών όσο και από τις διεπιφάνειές τους με τα ηλεκτρόδια. Παρά τη ραγδαία εξέλιξη στο σχεδιασμό οργανικών υλικών και στη κατασκευή αποδοτικών διατάξεων, δεν έχει επιτευχθεί ακόμη αντίστοιχη βελτίωση στην τροποποίηση των διεπιφανειών ηλεκτροδίου/οργανικού υμενίου, με τα κριτήρια σχεδιασμού και τροποποίησης διεπιφανειών για την κατασκευή των διατάξεων να μην είναι σαφή. Ένα από τα βασικά ζητήματα για το σχεδιασμό των ηλεκτρικών επαφών στις οργανικές οπτοηλεκτρονικές διατάξεις είναι η κατανόηση της ευθυγράμμισης των ενεργειακών επιπέδων στις διεπιφάνειες ηλεκτροδίου/οργανικού ημιαγωγού. Για την επίτευξη αποτελεσματικής και ισορροπημένης έγχυσης και εξαγωγής φορέων φορτίου είναι απαραίτητη η ευθυγράμμιση του επιπέδου Fermi του ηλεκτροδίου με τις καταστάσεις μεταφοράς φορέων φορτίου του οργανικού ημιαγωγού. Γι’ αυτό το λόγο κρίνεται αναγκαία η ενσωμάτωση ενδιάμεσων υμενίων, που τροποποιούν τη διεπιφάνεια ηλεκτροδίου/οργανικού υμενίου και επιτυγχάνουν αποτελεσματικότερη ανταλλαγή φορέων μεταξύ των ηλεκτροδίων και των οργανικών μορίων. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, μελετήθηκαν ελλειματικές υδατοδιαλυτές πολυοξομεταλλικές ενώσεις (Lacunary Polyoxometalates, POMs) και μεταλλωμένα μόρια πορφυρίνης, τροποποιημένες με ψευδάργυρο, ως πολυλειτουργικά ενδιάμεσα υμένια, μεταξύ του στρώματος έγχυσης/μεταφοράς ηλεκτρονίων και του οργανικού ενεργού στρώματος, για ταυτόχρονη ενίσχυση της απόδοσης, της διάρκειας ζωής και της φωτοσταθερότητας των φωτοβολταϊκών διατάξεων και των διατάξεων εκπομπής φωτός.