Synthetic strategies for modifying dielectric properties and the electron mobility of fullerene derivatives
| Promotie: | Mw. F. Jahani Bahnamiri |
| Wanneer: | 30 juni 2016 |
| Aanvang: | 09:00 |
| Promotor: | prof. dr. J.C. (Kees) Hummelen |
| Waar: | Academiegebouw RUG |
| Faculteit: | Science and Engineering |
Nieuwe inzichten in verbetering rendement organische zonnecellen
Organische zonnecellen hebben last van een relatief laag omzettingsrendement, voornamelijk door recombinatie van opgewekte ladingen. Die stamt uit de lage diëlektrische constante van deze materialen. Verhogen van de diëlektrische constante zou de fundamentele manier om het rendement te verbeteren. Goed afgestemde combinaties van donor- en acceptormateriaal zijn nodig om dit te voorkomen, maar deze aanpak leidt tot andere soorten verliezen. Het doel van het promotieonderzoek van Fatemeh Jahani Bahnamiri was om derivaten van fullereen (ook bekend als buckyballen) met verbeterde diëlektrische eigenschappen voor fotovoltaïsche toepassingen te ontwikkelen.
In haar proefschrift beschrijft Jahani Bahnamiri de effecten van verschillende synthetische strategieën voor verbeteren van de diëlektrische constante van fullereenderivaten. Deze strategieën omvatten het inpassen van sterke permanente dipoolgroepen met flexibele ethyleenoxy-type ketens, installeren van zijketens met polariseerbare zware atomen zoals broom en jodium en ten slotte het installeren van zijketens die inherent zijn aan een hoge diëlektrische constante, zoals cyclische carbonaten.
Theoretische berekeningen voorspelden verbeterde ladingscheiding na het vervangen van het polymeer PCBM door fullerenen met zijgroepen die sterke permanente dipolen bevatten, maar interessant genoeg bleven hun experimenteel bepaalde diëlektrische constante vergelijkbaar. Het installeren van ethyleenoxy-type zijketens bleek wel een veelbelovende manier om de diëlektrische constante te verhogen (ongeveer 46 procent) zonder vermindering van optische eigenschappen, elektronenmobiliteit en orbitale energieniveaus van de verbinding. Echter, de lengte van de ketens blijkt de diëlektrische constante aan te tasten.
Fatemeh Jahani Bahnamiri verrichtte haar onderzoek bij de afdeling Chemistry of (Bio)organic Materials and Devices van het Stratingh Institute for Chemistry, met financiering van stichting FOM.