Pokročilé materiály pro organickou fotoniku

Abstract

Teoretická část bakalářské práce se zabývá organickými solárními články, jejich principem, strukturou a optimalizací. Dále jsou studovány vlastnosti nízkomolekulárních pokročilých materiálů – diketopyrolopyrolů, které ve fotovoltaice nacházejí uplatnění. V experimentální části bylo šest derivátů diketopyrolopyrolu podrobeno optické charakterizaci. Bylo zjištěno, že N-substituce nemá výrazný vliv na optické vlastnosti. Jako klíčová se projevila délka konjugovaného systému. S jejím růstem se zmenšuje zakázaný pás a roste intenzita absorpce. Dále byly ze čtyř vybraných derivátů připraveny solární články. Byl studován vliv annealingu a gradient-annealingu. Annealingem se zvýšila proudová hustota, faktor plnění i účinnost fotovoltaické přeměny. Gradient-annealingem nebylo dosaženo lepších výsledků. Nakonec použitím aditiva 1,8-dijodoktanu byla provedena optimalizace. Bylo zjištěno, že aditivum dokáže úspěšně nahradit annealing. Při koncentraci 0,2 obj. % v aktivní heterovrstvě bylo dosaženo nejvyšší účinnosti fotovoltaické přeměny.

The theoretical part of this bachelor’s thesis deals with principles, structure and optimization of organic solar cells and properties of low-molecular advanced materials – diketopyrrolopyrroles, which are used in photovoltaics. In the experimental part six derivatives of diketopyrrolopyrrole were analysed by optical characterisation. It was found that N-substitution does not influence optical properties. Length of conjugated system showed to be the key parameter. The longer conjugation is, the smaller band gap and the greater absorption intensity are obtained. Based on the previous study, four materials were chosen to prepare solar cells. Influence of thermal annealing and gradual-annealing was studied. Current density, fill factor and photovoltaic conversion efficiency were increased by annealing. Gradual-annealing have not lead to further improvement. Finally, solar cells were optimized by 1,8-diiodooctane as an additive. It was found that effect of thermal annealing can be replaced with the additive. The best photovoltaic conversion efficiency was measured on the cell with 0,2 vol. % of additive in active bulk heterojunction.