Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός
Οι φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες (DSSCs) ανήκουν στην τρίτη γενιά φωτοβολταϊκών διατάξεων. Τα φωτοβολταϊκά του τύπου αυτού μπορούν να δώσουν αρκετά υψηλές αποδόσεις ακόμα και σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού όπου εμφανίζουν εξίσου καλά αποτελέσματα επιτρέποντας τη χρήση τους και σε εσωτερικού...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/15116 |
| id |
nemertes-10889-15116 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες Διϊμίδιο του περυλενίου Τριφαινυλαμίνη Βενζοθειαδιαζόλη Καρβαζόλη Κυανοακρυλικό οξύ Καρβοξυλικό οξύ Dye sensitized solar cells Perylene diimide Triphenylamine Benzothiadiazole Carbazole Cyanoacrylic acid Carboxylic acid |
| spellingShingle |
Φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες Διϊμίδιο του περυλενίου Τριφαινυλαμίνη Βενζοθειαδιαζόλη Καρβαζόλη Κυανοακρυλικό οξύ Καρβοξυλικό οξύ Dye sensitized solar cells Perylene diimide Triphenylamine Benzothiadiazole Carbazole Cyanoacrylic acid Carboxylic acid Χαραλαμπόπουλος, Χρήστος Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| description |
Οι φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες (DSSCs) ανήκουν στην τρίτη γενιά φωτοβολταϊκών διατάξεων. Τα φωτοβολταϊκά του τύπου αυτού μπορούν να δώσουν αρκετά υψηλές αποδόσεις ακόμα και σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού όπου εμφανίζουν εξίσου καλά αποτελέσματα επιτρέποντας τη χρήση τους και σε εσωτερικούς χώρους. Τα DSSCs αποτελούνται από μία χρωστική οργανική ένωση ή μεταλλοσύμπλοκο η οποία απορροφά φως, διεγείρεται και οξειδώνεται μεταφέροντας ηλεκτρόνια σε έναν ημιαγωγό (συνήθως TiO2) στην άνοδο της συσκευής. Τα ηλεκτρόνια αυτά περνούν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος και καταλήγουν στο αντιηλεκτρόδιο της συσκευής όπου ανάγουν και αναγεννούν έναν ηλεκτρολύτη, ο οποίος στη συνέχεια αναγεννά την χρωστική.
Στην παρούσα εργασία συντέθηκαν οργανικές και υβριδικές χρωστικές με τέσσερεις διαφορετικές κεντρικές χημικές ομάδες με σκοπό την εφαρμογή τους σε φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες (DSSCs). Η πρώτη ομάδα φωτοευαισθητοποιητών περιέχει ως κεντρική ομάδα το διϊμίδιο του περυλενίου (PDI), η δεύτερη την τριφαινυλαμίνη (ΤΡΑ), η τρίτη την ομάδα της βενζοθειαδιαζόλης (ΒΤΖ) και ομάδες θειοφαινίου και 3,4-αιθυλένοδιόξυθειοφαινίου και η τελευταία σειρά χρωστικών περιέχει την ομάδα της δι-καρβαζόλης (Cz). Για την πρόσδεση στον ημιαγωγό οι χημικές δομές περιέχουν είτε ομάδες καρβοξυλικού οξέος είτε κυανοακρυλικού οξέος. Ακόμα έγινε προσπάθεια ελέγχου του φάσματος απορρόφησης των χρωστικών με απώτερο σκοπό την εφαρμογή τους σε ηλιακές κυψελίδες για θερμοκήπια έτσι ώστε να μην εμποδίζουν την ανάπτυξη των φυτών. Όλες οι χρωστικές χαρακτηρίστηκαν μέσω διαφόρων τεχνικών χαρακτηρισμού, όπως φασματοσκοπίες πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού και υπερύθρου (NMR, IR), φασματοσκοπία απορρόφησης υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας (PL), θερμοσταθμική ανάλυση (TGA) και κυκλική βολταμμετρία (CV) για την εύρεση των ενεργειακών επιπέδων των ενώσεων. Επιλεγμένες χρωστικές εφαρμόστηκαν σε φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες από το Εργαστήριο Νανοτεχνολογίας και Προηγμένων Υλικών του Καθ. κου Ηλία Σταθάτου του Πανεπιστημίου Πελοποννήσου, Σχολή Μηχανικών, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ. |
| author2 |
Charalampopoulos, Christos |
| author_facet |
Charalampopoulos, Christos Χαραλαμπόπουλος, Χρήστος |
| author |
Χαραλαμπόπουλος, Χρήστος |
| author_sort |
Χαραλαμπόπουλος, Χρήστος |
| title |
Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| title_short |
Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| title_full |
Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| title_fullStr |
Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| title_full_unstemmed |
Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| title_sort |
ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/15116 |
| work_keys_str_mv |
AT charalampopouloschrēstos anaptyxēorganikōnchrōstikōnmeelenchomenēaporrophēsēphōtos AT charalampopouloschrēstos developmentoforganicsensitizerswithcontrolledlightabsorption |
| _version_ |
1771297191896285184 |
| spelling |
nemertes-10889-151162022-09-05T09:41:20Z Ανάπτυξη οργανικών χρωστικών με ελεγχόμενη απορρόφηση φωτός Development of organic sensitizers with controlled light absorption Χαραλαμπόπουλος, Χρήστος Charalampopoulos, Christos Φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες Διϊμίδιο του περυλενίου Τριφαινυλαμίνη Βενζοθειαδιαζόλη Καρβαζόλη Κυανοακρυλικό οξύ Καρβοξυλικό οξύ Dye sensitized solar cells Perylene diimide Triphenylamine Benzothiadiazole Carbazole Cyanoacrylic acid Carboxylic acid Οι φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες (DSSCs) ανήκουν στην τρίτη γενιά φωτοβολταϊκών διατάξεων. Τα φωτοβολταϊκά του τύπου αυτού μπορούν να δώσουν αρκετά υψηλές αποδόσεις ακόμα και σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού όπου εμφανίζουν εξίσου καλά αποτελέσματα επιτρέποντας τη χρήση τους και σε εσωτερικούς χώρους. Τα DSSCs αποτελούνται από μία χρωστική οργανική ένωση ή μεταλλοσύμπλοκο η οποία απορροφά φως, διεγείρεται και οξειδώνεται μεταφέροντας ηλεκτρόνια σε έναν ημιαγωγό (συνήθως TiO2) στην άνοδο της συσκευής. Τα ηλεκτρόνια αυτά περνούν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος και καταλήγουν στο αντιηλεκτρόδιο της συσκευής όπου ανάγουν και αναγεννούν έναν ηλεκτρολύτη, ο οποίος στη συνέχεια αναγεννά την χρωστική. Στην παρούσα εργασία συντέθηκαν οργανικές και υβριδικές χρωστικές με τέσσερεις διαφορετικές κεντρικές χημικές ομάδες με σκοπό την εφαρμογή τους σε φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες (DSSCs). Η πρώτη ομάδα φωτοευαισθητοποιητών περιέχει ως κεντρική ομάδα το διϊμίδιο του περυλενίου (PDI), η δεύτερη την τριφαινυλαμίνη (ΤΡΑ), η τρίτη την ομάδα της βενζοθειαδιαζόλης (ΒΤΖ) και ομάδες θειοφαινίου και 3,4-αιθυλένοδιόξυθειοφαινίου και η τελευταία σειρά χρωστικών περιέχει την ομάδα της δι-καρβαζόλης (Cz). Για την πρόσδεση στον ημιαγωγό οι χημικές δομές περιέχουν είτε ομάδες καρβοξυλικού οξέος είτε κυανοακρυλικού οξέος. Ακόμα έγινε προσπάθεια ελέγχου του φάσματος απορρόφησης των χρωστικών με απώτερο σκοπό την εφαρμογή τους σε ηλιακές κυψελίδες για θερμοκήπια έτσι ώστε να μην εμποδίζουν την ανάπτυξη των φυτών. Όλες οι χρωστικές χαρακτηρίστηκαν μέσω διαφόρων τεχνικών χαρακτηρισμού, όπως φασματοσκοπίες πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού και υπερύθρου (NMR, IR), φασματοσκοπία απορρόφησης υπεριώδους-ορατού (UV-Vis), φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας (PL), θερμοσταθμική ανάλυση (TGA) και κυκλική βολταμμετρία (CV) για την εύρεση των ενεργειακών επιπέδων των ενώσεων. Επιλεγμένες χρωστικές εφαρμόστηκαν σε φωτοευαισθητοποιημένες ηλιακές κυψελίδες από το Εργαστήριο Νανοτεχνολογίας και Προηγμένων Υλικών του Καθ. κου Ηλία Σταθάτου του Πανεπιστημίου Πελοποννήσου, Σχολή Μηχανικών, Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ. Dye sensitized solar cells (DSSCs) belong to the third generation of photovoltaic devices. They exhibit provide high performance even in low light conditions where they show equally good results allowing their use indoors. DSSCs consist of an organic compound or metal complex that absorbs light excited and oxidized by transfering electrons to a semiconductor (TiO2) at the anode. These electrons pass through the external circuit and end up at the cathode where they reduce and regenerate an electrolyte, which then regenerates the photosensitizer. In the present work, four different sets of organic and hybrid sensitizers were synthesized. The first group of photosensitizers is based on perylene diimide (PDI), the second set contains tryphenylamine (TPA), the third set contains benzothiadiazole (BTZ), thiophene and 3,4-ethylenedioxythiophene moieties and the last set contains N,N'-dicarbazoles (Cz). These dyes anchor on TiO2 with cyanoacrylic acid or phenyl carboxylic acid. Moreover, the absorbance of the synthesized sensitiziers was controlled at specific wavelengths, where the growth of plants is favored. All dyes were characterized via various complementary techniques, including nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy (NMR, IR), Ultraviolet-Visible (UV-Vis) absorption spectroscopy, photoluminescence spectroscopy (PL), cyclic voltammetry (CV) to assign the energy levels and the thermal stability was measured by thermogravimetric analysis (TGA). Selected dyes were applied to dye sensitized solar cells by the Laboratory of Nanotechnology and Advanced Materials of Prof. Elias Stathatos of University of the Peloponnese, Electrical and Computer Engineering Department. 2021-07-23T08:20:16Z 2021-07-23T08:20:16Z 2020-07-29 http://hdl.handle.net/10889/15116 gr application/pdf |
