Polimeri tiofenici funzionali e loro applicazioni nel fotovoltaico

• Main Author: Cocchi, Valentina <1986>
• Other Authors: Salatelli, Elisabetta
• Format: Doctoral Thesis
• Language: it
• Published: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna 2014
• Subjects: CHIM/05 Scienza e tecnologia dei materiali polimerici
• Online Access: http://amsdottorato.unibo.it/6413/

Recentemente, sempre più attenzione è stata rivolta all' utilizzo di coloranti organici come assorbitori di luce per la preparazione di strati fotoattivi in celle solari organiche (OPV). I coloranti organici presentano un'elevata abilità nella cattura della luce solare grazie all'elevato coefficiente di estinzione molare e buone proprietà fotofisiche. Per questi motivi sono eccellenti candidati per l'incremento della conversione fotoelettrica in OPV. In questa tesi viene descritta una nuova strategia per l'incorporazione di derivati porfirinici in catena laterale a copolimeri tiofenici. Gli studi svolti hanno dimostrato che poli(3-bromoesil)tiofene può essere variamente funzionalizzato con idrossitetrafenilporfirina (TPPOH), per l'ottenimento di copolimeri utilizzabili come materiali p-donatori nella realizzazione di OPV. I copolimeri poli[3-(6-bromoesil)tiofene-co-(3-[5-(4-fenossi)-10,15,20-trifenilporfirinil]esil tiofene] P[T6Br-co-T6TPP] contenenti differenti quantità di porfirina, sono stati sintetizzati sia con metodi non regiospecifici che regiospecifici, con lo scopo di confrontarene le proprietà e di verificare se la strutture macromolecolare che presenta una regiochimica di sostituzione sempre uguale, promuove o meno il trasporto della carica elettrica, migliorando di conseguenza l'efficienza. E' stato inoltre effettuato un ulteriore confronto tra questi derivati e derivati simili P[T6H-co-T6TPP] che non contengono l'atomo di bromo in catena laterale con lo scopo di verificare se l'assenza del gruppo reattivo, migliora o meno la stabilità termica e chimica dei film polimerici, agendo favorevolmete sulle performance dei dispositivi fotovoltaici. Tutti i copolimeri sono stati caratterizzati con differenti tecniche: spettroscopia NMR, FT-IR e UV-Vis, analisi termiche DSC e TGA, e GPC. Le celle solari Bulk Heterojunction, preparate utilizzando PCBM come materiale elettron-accettore e i copolimeri come materilai elettron-donatori, sono state testate utilizzando un multimetro Keithley e il Solar Simulator. === Recently, more and more attention has been directed to the application of organic dyes as light absorbers for the preparation of active polymeric layers in organic photovoltaic (OPV) solar cells. Organic dyes usually present a strong light-harvesting ability, thanks to their high extinction coefficient, and useful photophysical properties and are good candidates for the improvement of OPV solar cells photocurrent. In this work is described a new strategy for the incorporation of a porphyrin derivatives in the side chain of a polythiophene copolymers. The studies carried out have shown that poly[3-(6-bromohexyl)thiophene] can be variously functionalized with hydroxytetraphenylporphyrin [TPPOH] to obtain copolymers used as p-donors materials for the realization of the photoactive blend in OPV. The copolymers poly[3-(6-bromohexyl)thiophene-co-(3-[5-(4-phenoxy)-10,15,20-triphenylporphyrinyl]hexyl thiophene] P[T6Br-co-T6TPP] prepared at different chromophore contents were obtained through both not-regiospecific and regiospecific methods, with the aim to compare the properties and verify whether the macromolecular structure that presents the same regiochemistry of substitution along the system, promote the transport of electric charge, improving the efficiency. Was also carried out a further comparison between these derivatives and similar compounds P[T6H-co-T6TPP] which doesn’t link the bromine atom in the side chain, with the purpose to verify if the absence of the reactive group may improve the thermal and chemical stability of the polymer films, acting on the performance of photovoltaic devices. All the soluble and easily filmable copolymers, have been deeply characterized using different techniques, such as NMR, FT-IR and UV-Vis spectroscopy, DSC and TGA analyses, and GPC. The bulk heterojunction solar cells prepared using PCBM as electron-acceptor molecule and the copolymers as electron-donor molecules were tested using Keithley multimeter and Solar Simulator.