Παρασκευή υμενίων αγώγιμων πολυμερών μέσω ηλεκτροπολυμερισμού για εφαρμογή τους σε φωτοβολταϊκά κελιά

Abstract

Τα αγώγιμα πολυμερή, λόγω του ότι συνδυάζουν το χαμηλό κόστος, τη χαμηλή πυκνότητα, τη μηχανική ευκαμψία, την εύκολη επεξεργασία μαζί με την ηλεκτρική αγωγιμότητα, αποτελούν υποψήφια υλικά για ηλεκτρονικές εφαρμογές (π.χ. ασπίδες ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, εύκαμπτα πολυμερικά τρανζίστορς), για ηλεκτροπτικές εφαρμογές (π.χ. ηλεκτροφωτοβόλες πολυμερικές οθόνες, δίοδοι εκπομπής φωτός, φωτοβολταϊκά ηλιακά κελία) και για ηλεκτροχημικές εφαρμογές (π.χ. επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, αναστολείς διάβρωσης, χημικούς και βιοχημικούς αισθητήρες). Ένα από τα πιο σημαντικά αγώγιμα πολυμερή είναι το πολυπαραφαινυλένιο (PPP), το οποίο παρουσιάζει μεγάλη σταθερότητα έναντι των ατμοσφαιρικών επιδράσεων ακόμα και σε υψηλές θερμοκρασίες. Οι αποκλειστικά πάρα-συνδέσεις των αρωματικών δακτυλίων του πολυπαραφαινυλενίου το καθιστούν άτηκτο και αδιάλυτο. Χρησιμοποιώντας ως μονομερές το βενζόλιο παράγεται αποκλειστικά πολυπαραφαινυλένιο, ενώ χρησιμοποιώντας το διφαινύλιο παράγεται μίγμα ισομερών πολυφαινυλενίων, το οποίο μπορεί να διαχωριστεί σε διαλυτά και αδιάλυτα στο χλωροβενζόλιο o,m,p-πολυφαινυλένια. Τα ισομερή αυτά πολυφαινυλένια περιέχουν συνδέσεις όρθρο-, μέτα- και πάρα- μεταξύ των βενζολικών δακτυλίων. Σκοπός της μεταπτυχιακής εργασίας είναι η παραγωγή ηλεκτρικά αγώγιμων συμπολυμερών από σύστημα μονομερών διφαινυλίου και 3-μεθυλ-θειοφαινίου με ηλεκτροπολυμερισμό, καθώς και η χρησιμοποίησή τους σε οργανικά φωτοβολταϊκά κελία.

Conducting polymers due to their combination of low cost, low density, mechanical flexibility and easy processability with electrical conductivity, are promising candidates for electronic applications (e.g. electromagnetic interference shielding, flexible “plastic” transistors), for electrooptical applications (e.g. electroluminescent polymer displays, polymer light-emitting diodes, photovoltaic solar cells) and for electrochemical applications (e.g. rechargeable batteries, corrosion inhibitors, chemical and biochemical sensors). One of the most important conducting polymers is polyparaphenylene (PPP), which exhibits high stability in air even at high temperatures. The exclusively para-coupling of the aromatic rings of polyparaphenylene, they provide it infusible and insoluble. Using benzene as monomer, exclusively polyparaphenylene is produced, whereas using biphenyl, isomeric polyphenylenes (o,m,p-polyphenylenes) are produced that contain ortho-, meta- and para-linkages between the benzene rings and that could be separated in insoluble and soluble in chlorobenzene polyphenylenes. The aim of this Thesis is the production of electrically conducting copolymers based on biphenyl and 3-methyl-thiophene by electrochemical polymerization (electropolymerization) and the application of these copolymers in organic photovoltaic cells.