| Summary: | Η ανάγκη για την ανάπτυξη νέων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έχει πυροδοτήσει εντατική επιστημονική έρευνα, σε όλο τον κόσμο για φωτοβολταϊκές συσκευές. Μεταξύ αυτών, οι υβριδικές ηλιακές κυψελίδες ευαισθητοποιημένες με χρήση χρωστικών ουσιών (dye-sensitized solar cells/DSSCs) έχουν προσελκύσει αξιοσημείωτο επιστημονικό ενδιαφέρον, κάτι που οφείλεται τόσο στην υψηλή απόδοση μετατροπής φωτορεύματος, όπως επίσης και στην προοπτική παραγωγής με χαμηλό κόστος. Στα πλαίσια της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής, επιχειρήθηκε η μελέτη και ανάπτυξη υλικών, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν σε τέτοιου είδους ηλιακές κυψελίδες. Τα υλικά-στόχοι επιλέχθηκαν με κύριο μέλημα τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα και το χαμηλό κόστος των κυψελίδων που θα προέκυπταν, παράγοντες πολύ σημαντικοί όσον αφορά την εμπορευματοποίησή τους. Σε πρώτο στάδιο ξεκίνησε η παρασκευή οργανικών φωτοευαισθητοποιητών (χρωστικών). Επιλέχθηκαν μονομερικές και πολυμερικές χρωστικές, που θα χαρακτηρίζονταν από ευρύ φάσμα απορρόφησης και κατάλληλα ενεργειακά επίπεδα. Παράλληλα, αναπτύχθηκε μια καινοτόμος μεθοδολογία σύνδεσης της χρωστικής στο ηλεκτρόδιο ανόδου, η οποία περιλαμβάνει τη χρήση ομάδων πενταφθοροφαινυλίου, σαν ομάδες πρόσδεσης. Ο δεσμός που προκύπτει είναι πολύ ισχυρός, ενώ δεν υδρολύεται σε υδατικό περιβάλλον. Οι χρωστικές που συντέθηκαν, χρησιμοποιήθηκαν για την τροποποίηση νανοσωματιδίων TiO2 προκειμένου να ελεγχθούν τα χαρακτηριστικά των προϊόντων που προκύπτουν, αλλά και για την ευαισθητοποίηση φωτοανόδων έτσι ώστε να εξεταστούν σε πραγματικές συνθήκες.Το δεύτερο κομμάτι περιελάμβανε την ανάπτυξη ηλεκτρολυτών ημιστερεάς κατάστασης, προκειμένου να αποφευχθούν προβλήματα αναφορικά με την εξάτμιση του διαλύτη που οδηγεί σε μείωση της απόδοσης και της διάρκειας ζωής της κυψελίδας. Για το λόγο αυτό, επιλέχθηκε η μελέτη ιοντικών υγρών (IL) με βάση το ιμιδαζόλιο. Επιλεγμένα ILs, χρησιμοποιήθηκαν για τη σύνθεση των αντίστοιχων ομοπολυμερών, αλλά και συμπολυμερών με πολυμερή θειοφαινίου ή σύμπλοκα ρουθηνίου, μέσω ριζικών πολυμερισμών. Όλα τα προϊόντα που συντέθηκαν, αξιολογήθηκαν σε διατάξεις DSSCs, αποδεικνύοντας ότι οι συγκεκριμένες εναλλακτικές πορείες μπορούν να εφαρμοστούν με επιτυχία σε πραγματικές συνθήκες.
|
|---|
