Optical spectroscopy of polyazomethine-PCBM nanostructures

• Autorzy: Korona K. P. , Grankowska S. , Iwan A. , Korona T. , Rutkowska-Zbik D. , Kamińska M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/ELE-2014-144

Warianty tytułu

PL

Spektroskopia optyczna nanostruktur poliazometina-PCBM

• Konferencja: Krajowa Konferencja Elektroniki (13 ; 05-09.06.2014 ; Darłówko Wschodnie ; Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

We report optical properties of a recently synthesized 25Th-cardo polyazomethine (PAZ) and of its mixture with [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). The polymer film had significant absorption for wavelengths shorter than 480 nm (2.6 eV). The external quantum efficiency of 25Thcardo: PCBM solar cell was the highest (about 0.3%) in the near UV range. Theoretical calculations show that HOMO energy levels are equal to –5.99 eV and –5.95 eV for PAZ and PCBM, respectively. Such a small energy difference enables hole leaking from PAZ to PCBM, what can explain low photo-current yield and presence of PCBM absorption bands in the photocurrent spectrum. Time-resolved photoluminescence revealed the emission band at 2.10 eV with a fast decay time of 7 ps, and the more stable band at 1.88 eV. It was observed that PCBM caused quenching of the PAZ emission, what indicates the energy transfer from PAZ to PCBM.

PL

W niniejszej pracy przedstawiamy właściwości optyczne otrzymanej poliazometiny 25Th-cardo i jej mieszaniny z estrem [6,6]-fenylo-metylowym-C61 kwasu masłowego (PCBM). Dla polimeru obserwujemy znaczącą absorpcję dla długości fal krótszych niż 480 nm (2,6 eV). Zewnętrzna wydajność kwantowa ogniw słonecznych na bazie 25Th-cardo:PCBM była najwyższa (około 0,3%) w zakresie bliskiego UV. Obliczenia teoretyczne pokazują, że energie poziomów HOMO są równe -6,0 eV i -5,99 eV, odpowiednio dla 25Th-cardo i PCBM. Tak mała różnica energii umożliwia wyciekanie dziur z 25Th-cardo do PCBM, co może tłumaczyć niską wydajność ogniw oraz obecność pasm absorpcyjnych PCBM w widmie fotoprądu. Fotoluminescencja czasowo-rozdzielcza daje pasmo emisji dla energii 2,10 Ev o szybkim czasie zaniku (7 ps) oraz bardziej stabilne pasmo przy 1,88 eV. Stwierdzono, że dodatek PCBM powoduje stłumienie emisji 25Th-cardo, co wskazuje na przenoszenie energii z 25Th-cardo do PCBM.

Słowa kluczowe

EN

polyazomethines; solar cells; optical absorption; photocurrent; time-resolved photoluminescence

PL

poliazometiny; ogniwa słoneczne; fotoprąd; absorpcja; czasowo rozdzielcza fotoluminescencja

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 55, nr 9
• Strony: 92--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wykr.

Twórcy

autor

Korona K. P.

• University of Warsaw, Faculty of Physics

autor

Grankowska S.

• University of Warsaw, Faculty of Physics

autor

Iwan A.

• Electrotechnical Institute, Division of Electrotechnology and Materials Science, Wroclaw

autor

Korona T.

• University of Warsaw, Faculty of Chemistry

autor

Rutkowska-Zbik D.

• Jerzy Haber Institute of Catalysis, and Surface Chemistry, Polish Academy of Sciences Cracow, Poland

autor

Kamińska M.

• University of Warsaw, Faculty of Physics

Bibliografia

• [1] M. Al-Ibrahim, O. Ambacher, S. Sensfuss, and G. Gobsch “Effects of solvent and annealing on the improved performance of solar cells based on poly(3-hexylthiophene): Fullerene”. Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 201120.
• [2] A. Iwan, E. Schab-Balcerzak, D. Pociecha, M. Krompiec, M. Grucela, H. Janeczek, Opt. Mater. 34 (2011) 61–74.
• [3] J. C. Hindson, B. Ulgut, R. H. Friend, N.C. Greenham, B. Norder, A. Kotlewski, T. J. Dingemans, J. Mater. Chem. 20 (2010) 937–944.
• [4] G. D. Sharma, S. G. Sandogaker, M. S. Roy, Thin Solid Films 278 (1996) 129–134.
• [5] X. Yu, Y. Li, L. Xiao, Q. Qiao, R. Dhakal, Z. Zhang, Q. Gong, D. Galipeau, X. Yan. “Femtosecond Time-Resolved Fluorescence Study of P3HT/PCBM Blend Films”, The Journal of Physical Chemistry C 114 (2010) 14590–14600.
• [6] C. Zhang, H. Chen, Y. Chen, Z. Wei, Z. Pu, “DFT Study on Methanofullerene Derivative [6,6]-Phenyl-C61Butryric Acid Methyl Ester”, Acta Phys.-Chim. Sin., 24, (2008) 1355.
• [7] A. Iwan, E. Schab-Balcerzak, K. P. Korona, S. Grankowska, M. Kamińska, “Investigation of Optical and Electrical Properties of New Aromatic Polyazomethine with Thiophene and Cardo Moieties Toward Application in Organic Solar Cells”, Synthetic Metals 185–186, (2013) 17–24.
• [8] T. Yanai, D. P. Tew, N. C. Handy. “A New Hybrid Exchange-correlation Functional Using the Coulomb-attenuating Method (\mboxCAMB3LYP)”, Chem. Phys. Lett. 393 (2004): 51–57.
• [9] N. Godbout, D. R. Salahub, J. Andzelm, E. Wimmer, “Optimization of Gaussian-type Basis Sets for Local Spin Density Functional Calculations. Part I. Boron through Neon, Optimization Technique and Validation”, Can. J. Chem. 70, (1992) 560–571.
• [10] M. J. Frisch,, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, G. Scalmani, et al. (73 authors in total) Gaussian 09 Revision D.01, n.d.
• [11] T. Korona, D. Rutkowska-Zbik, “A theoretical study on elementary building blocks for organic solar cells – influence of a donor molecule on electronic spectrum of PCBM”, submitted to Computational and Theoretical Chemistry.
• [12] S. Cook, A. Furube, R. Katoh, L. Han. “Estimate of Singlet Diffusion Lengths in PCBM Films by Time-resolved Emission Studies”, Chemical Physics Letters 478, (2009): 33–36.

Uwagi

EN

The research was financed by The National Centre for Research and Development (Poland) under the project No. PBS1/A5/27/2012. The work of SG was supported by the Foundation for Polish Science International PhD Projects Programme co-financed by the EU European Regional Development Fund.