Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Searching of new, cheap, air- and thermally stable hole transporting materials for perovskite solar cells

Gawlinska K., Iwan A., Starowicz Z., Kulesza-Matlak G., Stan-Glowinska K., Janusz M., Lipinski M., Boharewicz B., Tazbir I., Sikora A.

Opto-Electronics Review

|

2017

|

Vol. 25, No. 4

274--284

EN

In this work, two thermal- and air-stable, hole transporting materials (HTM) in perovskite solar cells are analyzed. Those obtained and investigated materials were two polyazomethines: the first one with three thiophene rings and 3,3’-dimethoxybenzidine moieties (S9) and the second one with three thiophene rings and fluorene moieties (S7). Furthermore, presented polyazomethines were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), UV–vis spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and thermogravimetric analysis (TGA) experiments. Both polyazomethines (S7 and S9) possessed good thermal stability with a 5% weight loss at 406 and 377°C, respectively. The conductivity of S7 was two orders of magnitude higher than for S9 polymer (2.7 × 10⁻⁸ S/cm, and 2.6 × 10⁻¹⁰ S/cm, respectively). Moreover, polyazomethine S9 exhibited 31 nm bathochromic shift of the absorption band maximum compared toS7. Obtained perovskite was investigated by UV–vis and XRD. Electrical parameters of perovskite solar cells (PSC) were investigated at Standard Test Conditions (STC). It was found that both polyazomethines protect perovskite which is confirmed by ageing test where Voc did not decrease significantly for solar cells with HTM in contrast to solar cell without hole conductor, where Voc decrease was substantial. The best photoconversion efficiency (PCE = 6.9%), among two investigated in this work polyazomethines, was obtained for device with the following architectures FTO/TiO₂/TiO₂ + perovskite/S7/Au. Stability test proved the procreative effects of polyazomethines on perovskite absorber.

2

Badanie wpływu rodzaju warstwy transportującej dziury na parametry elektryczne polimerowych ogniw słonecznych na bazie PTB7:PC71BM

Iwan A., Boharewicz B., Hreniak A., Tazbir I.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 9

20--23

PL

W artykule omówiono wpływ rodzaju warstwy transportującej dziury (HTL) na parametry elektryczne polimerowych ogniw fotowoltaicznych. Jako warstwę HTL zastosowano otrzymany metodą zol-żel tlenek molibdenu (MoOx) oraz PEDOT:PSS. Warstwę aktywną w ogniwie stanowiła mieszanina donorowo-akceptorowa na bazie PTB7 i PC71BM. Zbadano stabilność skonstruowanych polimerowych ogniw fotowoltaicznych w atmosferze powietrza po 8 dniach stwierdzając, iż ogniwa z warstwą MoOx wykazują lepszą stabilność niż ogniwa z warstwą PEDOT:PSS. Aczkolwiek, najwyższą wartość sprawności fotowoltaicznej określono na poziomie 5,1% dla polimerowego ogniwa fotowoltaicznego z warstwą PEDOT:PSS. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów absorpcyjnych w zakresie UV-Vis, impedancji w postaci charakterystyk Nyquista oraz oszacowano ruchliwość nośników ładunków dla skonstruowanych ogniw.

EN

The main goal of this paper was investigation influence of kind of hole transporting layer (HTL) on the electrical properties of constructed polymer solar cells. As HTL MoOx obtained by sol-gel method and PEDOT:PSS was applied. The polymer solar cells devices were fabricated by spin coating the blend solution of poly({4,8-bis[(2-ethylhexyl)oxy]benzo[1,2-b:4,5-b′]dithiophene-2,6-diyl}{3-fluoro-2-[(2- ethylhexyl)carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl} (PTB7) as donor and [6,6]-phenyl C71 butyric acid methyl ester (PC71BM) as acceptor. Air stability of devices after 8th days were analyzed taking into consideration kind of HTL. Device with MoOx exhibited better stability than solar cell with PEDOT:PSS. However, the highest value of the power conversion efficiency reaches the level of 5.10% for the polymer solar cell with PEDOT:PSS layer. Additionally, Nyquist plots of constructed devices along with charge mobility and optical properties of PTB7 and their mixture with PC71BM were presented.

3

Zastosowanie elektropolimeryzacji do otrzymywania polimerowych i barwnikowych ogniw fotowoltaicznych

Wójcik K., Iwan A.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 4

239--247

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczącej zastosowania elektropolimeryzacji do wytwarzania polimerowych i barwnikowych ogniw fotowoltaicznych. Omówiono możliwości sterowania morfologią powierzchni syntetyzowanych polimerów oraz wpływ rodzaju warstw składowych na wydajność konstruowanych ogniw fotowoltaicznych. Podano osiągane wartości sprawności (PCE), współczynnika wypełnienia (FF), napięcia otwartego obwodu (Uoc) i gęstości prądu zwarcia (Jsc) ogniw otrzymywanych z zastosowaniem różnych technik elektropolimeryzacji.

EN

The article is areview of the literature on the topic of applies electropolymerization in polymer and dye-sensitized solar cells. The ability to control the surface, composition of polymers and practical application in construction of photovoltaic cells were presented. The efficiency (PCE), fill factor (FF), open circuit voltage (Voc) and short circuit current density (Jsc) achieved were given.

4

Porowatość oraz powierzchnia właściwa modyfikowanych tlenkiem grafenu i ditlenkiem tytanu past na elektrody gazodyfuzyjne polimerowych ogniw paliwowych

Malinowski M., Hreniak A., Iwan A., Lipińska L.

Polimery

|

2016

|

T. 61, nr 7-8

538--543

PL

Zsyntetyzowano proszki TiO2 oraz TiO2-SiO2-VTMS (TiO2-SiO2 modyfikowany winylotrimetoksysilanem), a następnie na bazie proszku węglowego sporządzono pasty zawierające modyfikatory w postaci niezredukowanego tlenku grafenu (GO) i proszków wytworzonych z udziałem TiO2. Oznaczano powierzchnię właściwą i porowatość otrzymanych past węglowych oraz stosowanych dodatków. Stwierdzono, że najlepsze właściwości fizyczne wykazywały pasty modyfikowane tlenkiem grafenu lub TiO2-SiO2-VTMS.

EN

The syntheses of TiO2 and TiO2-SiO2-VTMS (TiO2-SiO2 modified with vinyltrimethoxysilane) powders have been carried out. TiO2 containing powders and non-reduced graphene oxide (GO) were then used to prepare the mixtures based on carbon powder. Surface area and porosity of the obtained carbon mixtures and additives were determined. The mixtures modified with graphene oxide and TiO2-SiO2-VTMS showed the most favourable physical properties.

5

Wpływ temperatury na charakterystyki fotoogniwa polimerowego na bazie P3HT:PCBM

Górecki K., Krac E., Iwan A., Boharewicz B., Tazbir I.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2015

|

R. 91, nr 9

33-35

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych i symulacyjnych fotoogniwa polimerowego o architekturze ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al wykonanego w Instytucie Elektrotechniki we Wrocławiu. Przeprowadzono pomiary i obliczenia ilustrujące wpływ temperatury na charakterystyki oświetlonego i nieoświetlonego fotoogniwa polimerowego. Wykazano, że opracowany uprzednio przez autorów model fotoogniwa krzemowego poprawnie opisuje także charakterystyki fotoogniw polimerowych.

EN

This paper presents some results of measurements and calculations of a polymer solar cell with the ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/A1 architecture, elaborated in the Electrotechnical Institute in Wroclaw. Measurements and calculations illustrating an influence of temperature on light and dark characteristics of a polymer solar cell are performed. It was shown, that the computer model of silicon solar cells, previously elaborated by the authors, correctly describes characteristics of polymer solar cells.

6

Badanie porowatości oraz właściwości optycznych proszków TiO2-SiO2 z grupami organicznymi

Iwan A., Hreniak A., Malinowski M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 2

137--142

PL

W pracy otrzymano proszki TiO2-SiO2 modyfikowane grupami organicznymi poprzez zastosowanie metody zol-żel. Otrzymano dwa proszki (TiO2-SiO2-VTMS i TiO2-SiO2-MAPTS), wykorzystując różniące się budową chemiczną prekursory silanowe. Transmitancję określono przy użyciu spektrofotometru UV-vis. Wielkość ziaren oznaczono metodą DLS w temperaturze 25 °C. Porowatości oraz powierzchnię właściwą obliczono zgodnie z teoriami BET, BJH i t-Plot.

EN

In this paper two TiO2-SiO2 powders with organic groups were prepared by the sol-gel technique by application of two various silane precursors (VTMS and MAPTS) and titanium one (TIPO). The particle size of the obtained TiO2-SiO2 powders (called in the paper as TiO2-SiO2-VTMS and TiO2-SiO2-MAPTS) was investigated by the dynamic light scattering (DLS) method. The influence of type of silicon precursors on such selected properties as absorption in the UV-vis range and porosity of TiO2-SiO2 was analyzed.

7

Modyfikacja poziomów HOMO-LUMO P3HT poprzez domieszkowanie związkami organicznymi

Wójcik K., Iwan A., Boharewicz B., Tazbir I.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2015

|

Vol. 56, nr 9

16-19

PL

W pracy omówiono wpływ domieszkowania poli(3-heksylotiofenu) (P3HT) czterema związkami organicznymi o różnej kwasowości na spowolnienie degradacji P3HT. Wyznaczono dla P3HT i mieszanin potencjał jonizacji i powinowactwo elektronowe stosując woltamperometrię cykliczną i na ich podstawie określono poziomy energetyczne HOMO-LUMO oraz przerwę energetyczną (spektroskopia UV-vis) oraz parametry fotowoltaiczne dla skonstruowanych objętościowych, polimerowych ogniw słonecznych. Jako akceptor zastosowano ester metylowy kwasu [6,6]-fenylo-C61-masłowego (PCBM). Przeprowadzone badania wykazały zależność stopnia degradacji P3HT od pKa. Ponadto domieszkowanie P3HT nie wpłynęło na zmianę właściwości elektrochromowych polimeru, aczkolwiek większe stężenia mogą wpłynąć na zmianę barwy. Przeprowadzone badania fotowoltaiczne wykazały, iż możliwe jest zastosowanie domieszkowanego P3HT jako donora w warstwie aktywnej. Najwyższą wartość sprawności fotowoltaicznej określono na poziomie 0,34% dla P3HT domieszkowanego kwasem p-aminobenzoesowym.

EN

In this paper were presented influence of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) doping by four organic compounds with of varying acidity on the degradation of P3HT. Energy HOMO-LUMO levels, band gaps using electrochemical method and spectroscopy UV-vis and photovoltaic parameters of bulk heterojunction polymer solar cells were determined for P3HT and doped P3HT. The polymer solar cells were fabricated by spin coating the blend solution of the P3HT or doped P3HT as donor and [6,6]-phenyl C61 butyric acid methyl ester (PCBM) as acceptor. Our studies indicate pKa organic compounds dependence of the degree degradation P3HT. In addition, doping of P3HT did not change electrochromic properties of P3HT, although higher concentration of organic compound may affect color change. Photovoltaics studies have shown possibility to use doped P3HT as donor on active layer. The highest value of PCE equal 0.34 % were determined for the P3HT doped with p-aminobenzoic acid.

8

Właściwości elektryczne polimerowych ogniw paliwowych na bazie modyfikowanych elektrolitów

Malinowski M., Iwan A., Paściak G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 9

73-76

PL

Ogniwa paliwowe to doskonałe zamienniki akumulatorów i generatorów prądotwórczych, znajdujące zastosowania wszędzie tam gdzie wysoka sprawność zamiany energii chemicznej paliwa na energię elektryczną jest pożądana. W niniejszej pracy przedstawiono właściwości elektryczne dla skonstruowanych pojedynczych ogniw paliwowych typu PEMFC zawierających zmodyfikowane elektrolity na bazie komercyjnej folii typu PFSA tj. kopolimeru kwasu perfluorosulfonowego i politetrafluoroetylenu. Jako związki modyfikujące zastosowano imidazol (Im) oraz otrzymany w IEL Wrocław polibenzimidazol (PBICF3). Zbadano wpływ PBICF3, Im oraz PBICF3-Im, na właściwości elektryczne i wychwyt wody skonstruowanych PEMFC. Na podstawie wykresów polaryzacyjnych, wykresów impedancyjnych oraz krzywych woltoamperometrycznych scharakteryzowano poszczególne ogniwa paliwowe. Przeprowadzone badania wykazały wyraźne polepszenie osiągów polimerowych ogniw paliwowych dla wszystkich modyfikowanych elektrolitów.

EN

Fuel cells are known as the excellent substitutes of batteries and combustion power generators, that find many applications in the areas in which the high efficiency of fuel conversion into electricity is desirable. In this paper the electrical properties of single PEM fuel cells were investigated. The investigated fuel cells contain modified electrolytes based on commercial PFSA membrane i.e. perfluorosulfonic acid/PTFE copolymer in the acid form. As the modifying compounds imidazol (Im) and IEL Wroclaw-prepared polybenzimidazole (PBICF3) were applied. The influence of PBICF3 and PBICF3-Im-based fuel cells on the electrical properties and water uptake was investigated. According to polarization graphs, impedance spectra and voltoamperometric curves, particular single fuel cells were characterized. With respect to the research carried out, the significant improvement of performance for all modified electrolyte-contained polymer fuel cells, was observed.

9

Badanie procesu transferu ładunku wzbudzanego światłem w organicznych ogniwach słonecznych za pomocą czasowo rozdzielczej fotoluminescencji i pobudzanego światłem elektronowego rezonansu spinowego

Grankowska-Ciechanowicz S., Iwan A., Wołoś A., Korona K. P., Kamińska M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 264

65-71

PL

Organiczne ogniwa słoneczne są jednym z obiecujących sposobów przetwarzania energii słonecznej w elektryczną. Procesem mającym decydujący wpływ na ich działanie, jest transfer ładunku wzbudzany światłem. Techniki pomiarowe, które znalazły zastosowanie do bezpośredniej detekcji tego procesu, to czasowo rozdzielcza fotoluminescencja (TRPL – ang. time-resolved photoluminescence) i pobudzany światłem elektronowy rezonans spinowy (LESR – ang. light-induced electron spin resonance). Efektywny transfer ładunku, przy pomocy TRPL, rejestrowany jest jako wygaszanie luminescencji w wyniku przestrzennego rozseparowania ładunków przeciwnego znaku, a za pomocą LESR jako dwie linie pochodzące od dodatniego polaronu po stronie donora i ujemnego polarnu po stronie akceptora. W niniejszej pracy omówione zostaną wymienione techniki pomiarowe oraz ich zastosowanie do detekcji efektywnego transferu ładunku w organicznych ogniwach słonecznych.

EN

The organic solar cells are considered as promising way to convert solar energy into electricity. A crucial step in their operations is a photo-induced charge transfer (CT). Techniques, which directly detect this phenomenon, are Time-Resolved Photoluminescence (TRPL) and Light-induced Electron Spin Resonance (LESR). Effective photo-induced CT results in electrons and holes separation and creation of positive and negative polarons. First process is registered by TRPL as luminescence quenching, second by LESR as two lines, one from positive, and another from negative polarons. In this article, both techniques will be described as well their application in effective CT detection.

10

Polimerowe ogniwa paliwowe. Cz. II. Rodzaje polimerów oraz zastosowania

Malinowski M., Iwan A.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 10

708--716

PL

Artykuł stanowi II cz. pracy przeglądowej dotyczącej polimerowych ogniw paliwowych (fuel cells). Omówiono rodzaje polimerów wykorzystywanych w ogniwach paliwowych: polimery fluorowane, polimery sulfonowane i polimery aromatyczne oraz praktyczne zastosowania w skonstruowanych na ich podstawie ogniwach. Opisano zalety i wady omawianych polimerów w kontekście ich aplikacji w ogniwach paliwowych. Przedstawiono możliwości tworzenia mieszanek polimerowych na bazie polimerów [Nafion®, poli(fluorek winylidenu) (PVDF), poli(2,6-dimetylo-1,4-tlenek fenylenu) (PPO)] i polibenzimidazoli (PBI) oraz domieszek zarówno organicznych (imidazol, dietyloamina, PBI), jak i nieorganicznych (ZrP, SiO2, TiO2, BPO4, H3PO4, Sn0,95Al0,05P2O7-PxOy, CsHSO4). Podano przykłady aplikacji ogniw paliwowych z podziałem ze względu na sposób ich wykorzystania: mobilny, stacjonarny i na potrzeby transportu.

EN

In the first part of this review the mechanism of operation and kinds of fuel cells along with experimental methods used were described. The following second part of the review includes the description of different kinds of polymers intended for fuel cells such as: (i) fluorinated polymers, (ii) sulfonated polymers and (iii) aromatic polymers. Advantages and disadvantages of each polymer in view of its use in various types of fuel cells were shown. The possibility to prepare the blends of polymers [Nafion®, poly(vinylidene fluoride) (PVDF), poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO)] and poly(benzimidazole) (PBI) with organic (imidazole, diethyl amine or PBI) and inorganic (ZrP, SiO2, TiO2, BPO4, H3PO4, Sn0,95Al0,05P2O7-PxOy, CsHSO4) additives was discussed. Examples of applications of fuel cells divided with respect to the manner of their use: mobile, stationary and for transportation purposes were given.

11

Polimerowe ogniwa paliwowe. Cz. I. Zasada działania, rodzaje oraz stosowane metody badań

Malinowski M., Iwan A.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 6

451--458

PL

Praca stanowi przegląd literatury dotyczący polimerowych ogniw paliwowych. Omówiono budowę, zasadę działania oraz rodzaje ogniw paliwowych (FC, ang. fuel cells). Przedstawiono metody in-situ stosowane do oceny jakości ogniwa paliwowego lub materiału w pojedynczym ogniwie bądź złożonym stosie, takie jak: wyznaczanie charakterystyk napięciowo-prądowych (wykresów polaryzacyjnych), metoda prądu przerywanego, cykliczna i liniowa woltamperometria, elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna, metoda rozładowania katody oraz wyznaczanie rozkładu prądów. Szczegółowo opisano zasadę działania polimerowych ogniw paliwowych typu PEMFC (z ang. Polymer Electrolyte Membrane lub Proton Exchange Membrane) oraz znaczenie komponentów wchodzących w skład jego budowy, dokonano podziału ogniw na nisko- (LH PEMFC) i wysokotemperaturowe (HT PEMFC) polimerowe ogniwa paliwowe, ze wskazaniem na korzyści wynikające z zastosowania wyższej temperatury pracy. Druga część pracy obejmuje różne rodzaje polimerów wykorzystywanych w ogniwach paliwowych oraz praktyczne zastosowania takich ogniw.

EN

The paper is a literature review concerning polymer fuel cells. In the first part the structure, principle of operation and types of fuel cells (FC) are discussed. In-situ techniques used for evaluation of FC parameters in a single cell or assembled stacks, such as current-voltage characteristics (polarization curve), current interruption method, cyclic and linear sweep voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, cathode discharge and current mapping are presented. The mechanism of operation and functions of fuel cell components are discussed in details using the example of PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane or Proton Exchange Membrane fuel cells). Two types of PEMFC are distinguished, i.e. HT (High Temperature) and LT (Low Temperature) indicating the advantages of high-temperature operation. The second part of this review is related to different kinds of polymers used in fuel cells and describes practical applications of polymer fuel cells.

12

Proszki TiO2 z grupami aminowymi: synteza, charakterystyka oraz badanie porowatości

Iwan A., Hreniak A., Malinowski M., Gryzło K.

Materiały Ceramiczne

|

2014

|

T. 66, nr 2

141--145

PL

W celu otrzymania proszków TiO2 modyfikowanych grupami aminowymi przeprowadzono syntezy, wprowadzając na etapie hydrolizy w różnej ilości prekursor TEAIP: Ti(C2H4O)3N(OCH(CH3)2). Otrzymano dwa proszki różniące się zawartością grup aminowych (TiO2-13 i TiO2-14). Dla otrzymanych proszków wykonano badania absorpcyjne w zakresie UV-Vis, badania porowatości oraz powierzchni właściwej. Dodatkowo dla proszków TiO2 określono wielkość ziaren i wykonano pomiar potencjału elektrokinetycznego.

EN

In this paper two TiO2 powders with amine groups were prepared by the sol-gel technique, applying titanium(IV)(triethanolaminato)-isopropoxide (TEAIP) as a precursor. Two TiO2 powders differing in the content of amine groups has been prepared (TiO2-13 and TiO2-14). Particle sizes of the TiO2 powders were investigated by zeta potential. Influence of the amount of TEAIP on absorption in the UV-Vis range and porosity of TiO2 powders was studied.

13

Synteza nowych poliazometin dla zastosowań w fotowoltaice polimerowej

Parafiniuk K., Iwan A., Tazbir I., Górecki L.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 9

89-91

PL

Niniejsza praca dotyczy syntezy i charakterystyki nowych poliazometin otrzymanych w reakcji kondensacji 4,4’-diformylotrifenyloaminy oraz czterech diamin w kierunku ich zastosowań w fotowoltaice polimerowej. Otrzymane polimery rozpatrywane są pod kątem aplikacji w objętościowych ogniwach fotowoltaicznych jako komponent donorowy warstwy aktywnej. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące rozpuszczalności polimerów, stabilności termicznej oraz właściwości optycznych w zakresie UVVis w roztworze i warstwie. Skonstruowano objętościowe ogniwa fotowoltaiczne, w których jako akceptor w warstwie aktywnej zastosowany został ester metylowy kwasu [6,6]-fenylo-C61-masłowego (PCBM). Na podstawie otrzymanych charakterystyk prądowo-napięciowych wyznaczono podstawowe parametry fotowoltaiczne polimerowych ogniw słonecznych.

EN

In this work synthesis, thermal, optical and photovoltaic properties of new polyazomethines obtained from the condensation reaction of 4,4’-diformyltriphenylamine with four diamines are presented. Obtained polymers are examined as donor component in bulk heterojunction solar cells. We have examined the solubility of polymers, thermostability (TGA) and absorption in UV-Vis range either in solution and solid state film. We have constructed photovoltaic solar cells with [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM) as acceptor component in active layer. From mesured currentvoltage characteristics were determined basic photovoltaic properties of devices.

14

Optical spectroscopy of polyazomethine-PCBM nanostructures

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

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 9

92-94

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.

15

Fotowoltaika organiczna w IEL/OW: od syntezy do konstrukcji ogniwa słonecznego

Iwan A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 8

195--197

PL

Prace badawcze dotyczące rozwoju fotowoltaiki organicznej prowadzone są obecnie w trzech głównych kierunkach: (i) poszukiwanie nowych polimerów, jak też związków małocząsteczkowych stosowanych w warstwie aktywnej ogniw fotowoltaicznych, (ii) modyfikowanie architektury ogniwa słonecznego oraz (iii) udoskonalanie metod wytwarzania poszczególnych warstw w ogniwie. Najwyższą wartość sprawności fotowoltaicznej, jaką dotychczas otrzymano w IEL Wrocław, określono na poziomie 2,4% dla ogniwa polimerowego objętościowego.

EN

At present the three basic directions of research on the development of organic photovoltaics are: (i) synthesis of new polymers and small-molecular compounds in an active layer of solar cells, (ii) modification of the architecture of solar cells and (iii) perfecting of methods of processing of' each of the layers of solar cell. The highest value of the power conversion efficiency being obtained in IEL Wrocław reaches the level of 2.4% for the bulk heterojunction polymer solar cell.

16

Badanie przewodnictwa elektrycznego poliazometin o właściwościach ciekłokrystalicznych

Iwan A., Moroń L.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 1

45-50

PL

Zbadano przewodnictwo elektryczne dwóch, wykazujących właściwości ciekłokrystaliczne, poliazometin zawierających w swej budowie łańcuchy alifatyczne i grupy estrowe. Analizowano wpływ czasu na wartość przepływającego przez próbkę natężenia prądu. Obserwowano zależność przewodnictwa elektrycznego od budowy badanych poliazometin.

EN

Electrical conductivity of two polyazomethines containing aliphatic chains and ester groups in their structure and showing liquid crystalline properties has been investigated. The effect of time on the intensity of current flowing through a sample was analyzed. The dependence of electrical conductivity on the structure of polyazomethines was observed.

17

Polimerowe ogniwa fotowoltaiczne – status obecny i perspektywa rozwoju

Chuchmała A, Iwan A., Palewicz M.

Rynek Energii

|

2012

|

Nr 1

145--150

PL

Przedstawiono obecną sytuację na rynku ogniw fotowoltaicznych w Polsce i na świecie w kontekście zarówno ekonomii jak i ekologii. Położono nacisk na aktualne trendy w instalacji ogniw fotowoltaicznych nieorganicznych i organicznych (polimerowych). Zaprezentowano obecne oraz potencjalne możliwości zastosowania obu rozwiązań w energetyce rozproszonej. Dokonano krótkiego przeglądu nowych możliwości materiałowych w konstrukcji ogniw fotowoltaicznych polimerowych. Przedstawiono wyniki i analizę pomiarów wykonanych dla ogniw fotowoltaicznych opartych na nowych materiałach polimerowych z grupy poliazometin.

EN

The paper presents actual situation on photovoltaic cells market in Poland and over the World from the point of view of economy and ecology. The focus is on the present trends in installations comprised of inorganic and organic photovoltaic cells. Present and future possibilities in application of both solar cells types was presented. A compact review of new material opportunities in development of organic photovoltaic cells was presented. The results of measurements of solar cells based on the polymers from the polyazomethines family was analyzed.

18

Optyczna, spektroskopowa i elektryczna charakterystyka poliazometiny PAZ

Grankowska S., Iwan A., Wołoś A., Palewicz M., Chuchmała A., Korona K., Kamińska M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

31--32

PL

W ostatnich latach włożono ogromny wysiłek w poszukiwanie materiałów, które znacznie obniżyłyby koszty fotowoltaiki. Badania te doprowadziły do rozwoju organicznych ogniw słonecznych (OSC), których fotoaktywna warstwa składa się z materiału donorowego i akceptorowego. Donorami najczęściej są polimery, a akceptorami pochodne fulerenów. Podstawowym procesem decydującym o wydajności ogniwa jest transfer ładunku (CT) z donora do akceptora. Poliazometina PAZ została zsyntezowana z myślą zastosowania jej jako materiał donorowy w objętościowych ogniwach fotowoltaicznych (IEL Wrocław). Pod tym kątem została też przeprowadzona jej charakterystyka za pomocą takich technik jak: absorpcja, fotoluminescencja (PL), fotoluminescencja czasowo rozdzielona (TRPL) i spektroskopia rezonansu paramagnetycznego (EPR). PAZ absorbuje głównie promieniowanie z zakresu światła widzialnego. Dodatkowo widmo PL przesunięte jest w kierunku dłuższych długości fali względem pasma absorpcji – wydłużony czas zaniku pozwala na efektywny CT. Dla skonstruowanych ogniw objętościowych zawierających poliazometinę PAZ w warstwie aktywnej ogniwa oraz pochodną fulerenu PCBM wykonano charakterystyki prądowo-napięciowe z użyciem lampy ksenonowej jako źródła światła oraz spektroskopię impedancyjną. Badana poliazometina wykazywała efekt fotowoltaiczny, a wartość sprawności ogniwa organicznego zależna była od stosunku wagowego poliazometiny do PCBM. Dodatkowe informacje o zachodzącym CT uzyskano za pomocą pomiarów EPR.

EN

New, low-cost materials for photovoltaic are an object of intensive studies in recent years. Thus, the new type of solar cells based on organic materials has been developed. It is called organic solar cells (OSC). Their photoactive layer is composed of donor and acceptor materials, mostly polymers and fullerenes derivatives respectively. Charge transfer (CT) from donor to acceptor is a crucial process, which decides about efficiency of OSC. Polyazomethine PAZ was synthesised in IEL Wroclaw as a new donor material for bulk-heterojunction (BHJ) OSC. Therefore, characteristic was done to check that it fulfils all requirements for this type of material. Used techniques: absorbance, photoluminescence (PL), time resolved photoluminescence (TRPL) and electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR). PAZ absorbs mostly visible light. Moreover its PL spectrum is shifted in direction of higher wavelengths versus their absorption spectrum. Longer decay time allows to efficient CT. Current density–voltage (J–U) characteristics of the devices based on polyazomethine PAZ and PCBM were measured along with impedance spectroscopy. Investigated polyazomethine exhibited photovoltaic effect, however power conversion efficiency depends on the weight ratio of PAZ to PCBM. Additional information about CT was obtained using EPR.

19

Fotowoltaika organiczna: od syntezy do konstrukcji ogniwa słonecznego

Iwan A., Palewicz M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 259

29--30

PL

Na podstawie dokonanego przeglądu literatury i badań własnych przedstawiono różne rodzaje ogniw słonecznych stosowanych w fotowoltaice organicznej. Prace badawcze dotyczące rozwoju fotowoltaiki organicznej prowadzone są obecnie w trzech głównych kierunkach: (i) poszukiwanie nowych polimerów, jak też związków małocząsteczkowych stosowanych jako warstwa aktywna ogniwa fotowoltaicznego, (ii) modyfikacja architektury ogniwa słonecznego oraz (iii) udoskonalanie metod wytwarzania poszczególnych warstw w ogniwie. W IEL Wrocław (Pracownia Nowych Technologii) prowadzone są prace nad ogniwami fotowoltaicznymi organicznymi zarówno warstwowymi jak i objętościowymi (bulk heterojunction, BHJ). Istotną część prac Pracowni Nowych Technologii zajmują badania nad optymalizacją struktury stosowanych materiałów organicznych, w tym związków mało- i wielkocząsteczkowych w fotowoltaice organicznej. W niniejszej pracy warstwa aktywna badanych ogniw fotowoltaicznych składała się z materiału o charakterze donorowym (poli(3-heksylotiofen), P3HT lub poliazometiny) i akceptorowym (ester metylowy kwasu [6,6]fenylo-C61-masłowego, PCBM). Skonstruowano ogniwa fotowoltaiczne ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al oraz ogniwa odniesienia i wyznaczono dla nich charakterystyki prądowo-napięciowe przy zastosowaniu jako źródła światła lampy ksenonowej. Do pomiarów wykorzystano urządzenie Solartron Model 1287A potentiostat/galwanostat za pomocą, którego określono parametry fotowoltaiczne badanych ogniw. Wykazano wpływ budowy polimeru i architektury ogniwa na wartości parametrów fotowoltaicznych tj. sprawność (PCE), współczynnik wypełnienia (FF) czy też napięcie rozwarcia (Voc) i prąd zwarcia ogniwa (Jsc). Najwyższą wartość sprawności fotowoltaicznej, jaką dotychczas otrzymano w IEL Wrocław, określono na poziomie 2,4% dla ogniwa polimerowego objętościowego. Konstrukcja ogniwa była wykonywana w warunkach laboratoryjnych w atmosferze powietrza.

EN

In this work based on the literature and own research different kinds of organic solar cells are presented. Research works concerning the development of organic photovoltaics are at present in three main directions: (i) the synthesis of new polymers and small compounds as the active layer of the solar cells, (ii) the modification of the architecture of the solar cells and (iii) perfecting of methods of the production of each layers in the solar cells. IEL Wrocław (the Lab of New Technologies) specializes in works over organic photovoltaics with both bilayers and bulk heterojunction, BHJ solar cells. Led are also researches over the optimization of the structure of organic materials including small- and high-molecular compounds in organic photovoltaics. In the present work the active layer of investigated solar cells consisted of the donor (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl), P3HT or polyazomethines) and the acceptor material ([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester, PCBM). Organic photovoltaic devices with the configuration of ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM and reference solar cells were investigated under an illumination of 100 mW/cm2 (xenon lamp) with an AM1.5G by applied Solartron the Model 1287A potentiostat/the galvanostat. One showed the influence of the chemical structure of the polymers and the architecture of the solar cells on the value of photovoltaic parameters i.e. the power conversion efficiency (PCE), the fill factor (FF) or else the open circuit voltage (Voc) and the short circuit current (Jsc). The highest value of the PCE, which till now one received in IEL Wrocław, one qualified on level 2.4% for the BHJ polymer solar cell. The construction of the solar cells was performed conditioned of laboratory in the air atmosphere.

20

Nowe azometiny i poliazometiny o budowie liniowej, gwiaździstej i dendrytowej: synteza, przejścia fazowe i wybrane właściwości optoelektryczne

Iwan A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2011

|

Z. 250

1-157

PL

Celem naukowym przedstawionej dysertacji było poszerzenie wiedzy o termotropowych związkach organicznych zawierających wiązania iminowe oraz zbadanie możliwości ich zastosowań w optoelektronice. W ramach pracy przebadano 93 związki organiczne zarówno o budowie liniowej (związki małocząsteczkowe i polimery) jak i związki rozgałęzione oraz dendrymery. W pracy przedstawiono azometiny symetryczne i niesymetryczne typu pręta sztywnego oraz azometiny typu bananowego. Polimery zawierały grupy azometinowe w łańcuchu głównym. Dendrymery z wiązaniami iminowymi badano biorąc pod uwagę zarówno generację, rodzaj rdzenia i grup końcowych. W celu porównania wybranych właściwości fizykochemicznych w tym ciekłokrystalicznych azometin i poliazometin, otrzymano diimidy, poliimidy, azyny i bistiazole zawierające te same ugrupowania chemiczne, co azometiny i poliazometiny. Właściwości ciekłokrystaliczne otrzymanych związków zostały zbadane poprzez zastosowanie skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC) i polaryzacyjnego mikroskopu optycznego (POM). Dodatkowo właściwości ciekłokrystaliczne wybranych związków zostały potwierdzone za pomocą spektroskopii absorpcyjnej w zakresie UV-vis i podczerwieni (IR) i metody dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (WAXS/SAXS). Wykonano także wstępne badania spektroskopii impedancyjnej oraz wykreślono krzywe Nyquist'a. Dla wybranych związków wykonano badania absorpcji w zakresie UV-vis oraz badania fotoluminescencyjne. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono wpływ budowy i rodzaju otrzymanych związków na ich właściwości ciekłokrystaliczne i optoelektryczne. W pracy pokazano przykłady potencjalnego wykorzystania otrzymanych związków w fotowoltaice, jako warstwy aktywnej ogniw słonecznych oraz jako związki wykazujące właściwości termoluminescencyjne.

EN

In this work, 93 liquid crystalline [LC] imines and polyazomethines having different shapes [linear, star, dendrimers] and symmetries (symmetrical and asymmetrical) were investigated as liquid crystalline materials for potential optoelectronic and photovoltaic applications. The geometrical analyses included rod, bent and disc-shaped azomethines. Thermotropic polyazomethines having an imine band in the main chain were characterized. Among star-shaped compounds, thiophosphoryl and cyclotriphosphasene dendrimers with different generations ranging from 0 to 5 were investigated as liquid crystalline materials. Additionally, diimides, bisthiazolothiazoles, azines and polyimides were synthesized and their performances as liquid crystalline materials were compared with those of azomethines and polyazomethines. The thermotropic liquid crystalline behavior of different compounds was examined by the differential scanning calorimetry (DSC) and polarizing optical microscopy (POM). LC properties of selected compounds were detected by X-ray diffraction (WAXS/SAXS). Optical properties of obtained compounds, including UV-vis absorption and photoluminescence (PL), were studied in solution. UV-vis properties of selected compounds in the form of thin films were investigated on a quartz substrate. Some compounds were irradiated with a test dose of 1 or 2 Gy Co-60 gamma-rays to detect their thermoluminescence properties in the temperature range 25-200°C. In order to assess electrical performance, these materials were characterized by impedance spectroscopy at different temperatures. Additionally, the films were characterized by AFM technique and roughness (Ra, RMS) along with skew and kurtosis. Finally, the photovoltaic properties of bulk heterojunction (BHJ) and monolayer devices were investigated in the dark and during irradiation with xenon lamp under STC conditions (AM1,5G, 1000 W/m2 at room temperature 25°C).