Studium elektrických a fotoelektrických jevů v organických polovodičích

• Název práce v češtině: Studium elektrických a fotoelektrických jevů v organických polovodičích
• Název v anglickém jazyce: Study of electric and photoelectric effects in organic semiconductors
• Klíčová slova: organické polovodiče,fotovoltaický jev,difúzní délka excitonů, koncentrace nábojů, pohyblivost, cyklická voltametrie
• Klíčová slova anglicky: organic semiconductors, photovoltaic effect, exciton difusion length, concentration of carrier, mobility, cyclic voltammetry
• Akademický rok vypsání: 2014/2015
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jiří Toušek, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 10.10.2014
• Datum zadání: 29.10.2014
• Datum potvrzení stud. oddělením: 28.11.2014
• Datum a čas obhajoby: 20.06.2016 00:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 13.05.2016
• Datum odevzdání tištěné podoby: 13.05.2016
• Datum proběhlé obhajoby: 20.06.2016
• Oponenti: RNDr. Jiří Pfleger, CSc.

Zásady pro vypracování

Studium literatury
Seznámení s aparaturami pro měření povrchového fotonapětí, vodivosti, výstupní práce a cyklické voltametrie, měřicími a zpracovatelskými programy.
Měření spekter fotonapětí využitím aparatury pro optická měření, měření vodivosti, polohy horního okraje valenčního pásu (HOMO) případně dolního okraje vodivostního pásu (LUMO)pomocí cyklické voltametrie a určení výstupní práce elektronů pomocí Kelvinovy sondy na dodaných polymerních vrstvách.
Ze získaných výsledků vyhodnotit základní parametr charakterizující využitelnost materiálu pro sluneční články - difúzní délku excitonů a dále koncentraci a pohyblivost volných nábojů v daném polymeru a vytvořit energetické pásové schema.
Výsledky shrnout, vyhodnotit a sepsat práci.

Seznam odborné literatury

Seznam odborné literatury:
M.D.Archer, R.Hill, Clean Electricity from Photovoltaics, Chapter 9, Imperial College Press 2000
S.Gunes, H.Neugebauer, N.Sariciftci, Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells, Chem.Rev.107(2007)1324
J.Toušek et al. Exciton diffusion length and concentration of holes in MEH-PPV polymer using the surface voltage and surface photovoltage methods, Chemical Physics Letters, 552(2012)49
Wolfgang Brütting (editor),Physics of Organic Semiconductors, Wiley Verlag GmbH 2005,Weinheim
T.Blythe, D.Bloor, Electrical Properties of Polymers, Cambridge 2005

Předběžná náplň práce

Sluneční články, jejichž výroba je tak snadná, jako tisk novin, články tak ohebné, že je možné smotat je do role a které jsou přitom levné. To je perspektiva, kterou nabízejí organické polovodiče. Na rozdíl od anorganických polovodičů jsou tvořeny molekulami a jejich vlastnosti se mohou proto snáze modifikovat. Mohou se připravovat i z roztoků a jejich výroba navíc nevyžaduje vysokou-polovodičovou čistotu. Cena energie, kterou produkují anorganické sluneční články v našich zeměpisných šířkách, je zatím asi třikrát větší, než cena elektřiny z klasických elektráren. Využitím organických materiálů se náklady na výrobu slunečních článků sníží o řád, což umožní vyrábět elektřinu ekologicky ve větším rozsahu. V poslední době se proto provádí intenzivní výzkum vodivých organických materiálů, což se projevilo také v roce 2000 udělením Nobelovy ceny třem badatelům v tomto oboru. Běžně dosahovaná účinnost organických slunečních článků je asi 3-6%, ale jejich výhodou je nízká cena a velká rychlost produkce například tiskem na ohebné folie.
Na našem pracovišti se provádí komplexní výzkum fotoelektrických vlastností organických polovodičů z hlediska aplikací ve fotovoltaice. Vývoji slunečních článků napomáhají diagnostické metody, které většinou vyžadují kontakty pro vedení proudu nebo snímání napětí. Organické materiály se však kontaktují dosti obtížně. Proto jsme vyvinuli bezkontaktní metodu snímání napětí generovaného světlem. Současně bylo nutno vytvořit model popisující procesy transportu fotogenerovaného náboje v organické látce. Pomocí počítačového modelu lze tak určit některé důležité parametry, které určují účinnost článků.Tato metoda je experimentálně nenáročná a ve světě dosud neužívaná. Další bezkontaktní metodou je měření výstupní práce elektronů pomocí Kelvinovy sondy. Tento experiment spolu s cyklickou voltametrií, umožní určit pásové schéma materiálu. Výzkum je prováděn ve spolupráci s tuzemskými a jedním zahraničním pracovištěm.