Studio del ruolo dei metalli nella progettazione e utilizzo di nuovi materiali per celle solari organiche di terza generazione
Progetto Lo scopo del progetto è il design, sintesi e caratterizzazione fotofisica di nuovi sistemi organometallici per applicazioni in celle a colorante o dye sensitised solar cells (DSSCs) e in celle tipo bulk heterojunction (BHJ).
1) DSSCs: la ricerca intende studiare i seguenti nuovi sistemi:
a) metallo porfirine sostituite in posizione meso con sistemi policiclici orto-fusi eteroaromatico-tiofene, contenenti frammenti azulenici, legati al core porfirinico attraverso un triplo legame.
b) Complessi di Ru contenenti leganti 2,2'-bipiridilici policiclici a base di tiofene.
c) Complessi di Ru contenenti diazafluorene-fullerene.
d) polipiridine coniugate con anelli benzofusi eteroaromatici e loro complessi di Ru per esaltare la capacità di assorbire la luce solare dall'ultravioletto al vicino infrarosso. Il design dei sistemi porfirinici sopra descritti e dei complessi di Ru sarà guidato da calcoli teorici TD-DFT.
e) Preparazione di film sottili basati su un assemblaggio nanostrutturato di TiO2 mesoporoso e il dye
I sistemi molecolari più promettenti saranno mandati all'Università di Ferrara (Prof. C. Bignozzi) per essere testati come celle DSSC.
2) BHJ: i seguenti nuovi complessi organometallici saranno studiati per celle BHJ:
a) Complessi di rutenio con leganti donatori all'azoto legati a C60 o ad un frammento policiclico altamente p-delocalizzato, come partner accettore.
b) Complessi di Pt inseriti in una catena polimerica politiofenica come partner donatori rispetto al classico PCBM come accettore
c) Complessi di Ru, Ir o Pt con tris-oligotiofenilfosfani completamente o parzialmente cappati al tiofene terminale con gruppi elettron attrattori per essere usati come partner donatori.
Questi complessi organometallici o di coordinazione, progettati per sfruttare la flessibilità dell'approccio metallorganico nel modulare i livelli elettronici, l'assorbimento e le proprietà di trasferimento di carica dei componenti donatore/accettore saranno testate per le celle BHJ seguendo il protocollo sotto riportato:
a) selezione dei sistemi donatore/accettore tramite studi di voltammetria ciclica e calcoli TD-DFT
b) caratterizzazione del fotoassorbimento tramite spettroscopia di assorbimento, fotoluminescenza, assorbimento fotoindotto
c) preparazione di film sottili compositi fotoattivi donatore/accettore via spin coating.
d) Assemblaggio delle celle BHJ e caratterizzazione fotovoltaiva tramite curve I-V nel buio e alla luce solare, tramite gli spettri di fotoazione in condizioni di corto circuito.
Per entrambe le celle DSSC e BHJ, saranno riportati i principali parametri fotovoltaici: corrente di corto circuito, Voltaggio a circuito aperto, fill-factor, efficienza di conversione e l'efficienza quantica.