Новые функциональные материалы на основе электроосажденных слоев комплексов порфиринов и фталоцианинов с проводящими полимерами для устройств оптоэлектроники

Проект направлен на разработку научных основ электросинтеза комплексов (сополимеров) порфиринов (ПФ) и фталоцианинов (ФЦ) с проводящими полимерами (ПП), с целью создания на их основе функциональных слоев и многослойных структур с заранее заданными свойствами для фотовольтаических преобразователей солнечной энергии. На основе этих результатов планируется установить фундаментальную корреляцию между фотоэлектрическими свойствами и структурой полученных функциональных слоев. Мультидисциплинарность Проекта заключается в тесном взаимодействии и «обратной связи» между синтетической, электрохимической и фотовольтаической подгруппами коллектива. Синтетическая подгруппа осуществит синтез 5,15-диарилпорфиринов, содержащих функциональные заместители различной природы (донорные, акцепторные, гидрофильные) в положениях 4 арильных групп, а также их Zn(II) и Ni(II) металлокомплексов. Будут разработаны подходы к синтезу тиофен-замещенных ПФ и их металлокомплексов, содержащих тиофеновый заместитель как в мезо-положениях, так и в аннелированном гетероциклическом фрагменте. Также будут синтезированы анилин-замещенные ПФ и их металлокомплексы, содержащие функциональный заместитель в различных положениях макроцикла. Электрохимической подгруппой будут разработаны методики электрохимической сополимеризации новых ПФ или ФЦ (имеющихся в коммерческой продаже) и ПП, а также иммобилизации ПФ или ФЦ в матрице ПП в ходе его электрополимеризации, в том числе в присутствии полимерных электролитов. С использованием результатов in situ спектоэлектрохимии электронного поглощения и комбинационного рассеяния в ходе электрополимеризации будут сделаны предположения о механизме процесса и выявлены факторы, позволяющие целенаправленно влиять на свойства получаемых слоев. Будут разработаны методики создания методом электрополимеризации многослойных структур типа зарядотранспортный слой/фотогенерационный слой, а также многослойных фотогенерационных слоев с варьируемым по толщине положением энергетических уровней. Фотовольтаической подгруппой будут измерены значения подвижности носителей заряда, квантовая эффективность фотогенерации носителей заряда, оценены значения коэффициента рекомбинации носителей заряда и сделаны рекомендации по применению слоев в фотовольтаике. Будут изготовлены образцы органических солнечных элементов (ОСЭ), в том числе многослойной тандемной конфигурации, определены рабочие характеристики ОСЭ (кпд, ток короткого замыкания, напряжение открытой цепи, фактор заполнения), а также стабильность характеристик во времени. На разработанных ОСЭ планируется достигнуть коэффициента преобразования солнечной энергии не менее 12%.