Inovatīvu organisko materiālu saules elementu fotoelektriskās īpašības

Atjaunojami un vidi saudzējoši enerģijas avoti ir pašreizējās sabiedrības izaicinājums. Ir nepieciešami jauni enerģijas avoti, kas piedāvā lētus un vienkāršus risinājumus. Saules enerģiju cilvēce ir lietojusi jau gadsimtiem ilgi, tomēr tikai pēdējais gadsimts ir devis iespēju šo enerģiju pārvērst elektriskajā enerģijā, izmantojot saules elementus. Pašreiz lielāko daļu saules elementu tirgus aizņem uz silīcija bāzes veidota tehnoloģija, tomēr šīs tehnoloģijas lielās ražošanas izmaksas ierobežo saules elementiem kļūt par ievērojamu enerģijas tirgus daļu. Viens no risinājumiem ir organiskie saules elementi. Tie piedāvā zemas ražošanas izmaksas, puscaurspīdīgu un lokanu elementu izveidi, kā arī ražošanas tehnoloģiju ar ievērojami mazāku ietekmi uz vidi, salīdzinot ar silīcija tehnoloģiju. Organiskos materiālus arvien vairāk pielieto dažādās elektronikas jomās un organisko saules elementu nozare ir viena no perspektīvākajām. Pēdējos gados organisko saules elementu attīstība ir bijusi strauja, tomēr daudz pētījumu vēl ir nepieciešams, lai uzlabotu to īpašības. Materiālu izvēle ir viena no iespējām uzlabot organiskos saules elementus, jo plašs klāsts organisko materiālu var tikt lietots, lai panāktu lielāku efektivitāti un dzīves laiku. Materiālu izvēles procesā īpaši nozīmīgas ir zināšanas par materiāla enerģētisko struktūru. Promocijas darba mērķis bija atrast un izpētīt inovatīvus materiālus ar iespējamu pielietojumu organiskiem saules elementiem elektroenerģijas ražošanai. Darba ietvaros tika izpētīti jauni sintezēti inovatīvi indandionu saturoši organiskie savienojumi. Tika noteiktas to fotoelektriskās īpašības, kā arī pierādīts to iespējamais pielietojums organisko saules elementu izveidē un noteikti atbilstošākie savienojumi dažādu struktūru saules elementiem: slāņaino, krāsvielu, kā arī tilpuma efekta saules elementiem, kas izgatavoti no šķīduma. Atšķirīgi sintezētie savienojumi absorbē gaismu pie dažādiem viļņa garumiem, kas ļauj tos kombinēt, tādējādi paplašinot saules elementa absorbcijas spektru. Pirmo reizi tika iegūti indandionu saturoši stiklveida struktūru veidojoši materiāli ar pievienotām telpiskām tri-fenil grupām, kas ļauj izgatavot organiskos saules elementus no šķīduma un veidot tos no mazmolekulārajiem savienojumiem, kā arī izvairīties no polimēra lietošanas organiskajos saules elementos, tādējādi ļaujot izmantot resursus taupošo izgatavošanas metodi no šķīduma. Pētītajiem savienojumiem tika noteiktas enerģētiskās vērtības, fotoelektriskās īpašības, kā arī izveidoti saules elementu prototipi. Darba ietvaros tika atklāts indandionu saturošs savienojums, kura pievienošana plaši lietotā organiskā saules elementa sistēmā P3HT:PCBM ļauj palielināt saules elementa efektivitāti