ΚΑΙΝΟΤΟΜΕΣ ΥΒΡΙΔΙΚΕΣ ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΕΣ ΚΥΨΕΛΙΔΕΣ (HYOPVS) ΥΨΗΛΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ

Στη παρούσα πρόταση προτείνεται η σχεδίαση, η ανάπτυξη, ο ηλεκτροπτικός χαρακτηρισμός και η μοντελοποίηση καινοτόμων υβριδικών οργανικών φωτοβολταϊκών κυψελίδων (HyOPVs) υψηλής απόδοσης, οι οποίες θα βασίζονται σε πολυμερικούς-οργανικούς ημιαγωγούς, σε συνδυασμό είτε με ανόργανα μοριακά συστήματα είτε με υμένια οξειδίων μετάλλων. Ειδικότερα, οι προτεινόμενες νανοδομές φωτοβολταϊκών κυψελίδων θα αποτελούνται από διαλυτές στο νερό εκτεταμένες ετεροδομές διεπαφών μοριακών οργανικών πολυμερικών φωτοενεργών υλικών, πολυθειοφένια ως ημιαγωγοί τύπου p, σε συνδυασμό με φουλερένια η μοριακές πολυοξομεταλλικές ενώσεις (ημιαγωγοί τύπου n) που θα χαρακτηρίζονται από κατάλληλες ανώτερες κατειλημμένες και κατώτερες μη κατηλειμμένες μοριακές τροχιακές ενεργειακές στάθμες. Παράλληλα, θα χρησιμοποιηθούν ανόργανα ημιαγώγιμα λεπτά νανοκρυσταλλικά υμένια οξειδίων μετάλλων με κατάλληλους βαθμούς αναγωγής και ενεργειακές ζώνες προκειμένου να τροποποιηθεί η διεπιφάνεια των ηλεκτροδίων με το φωτοενεργό υλικό. Οι προτεινόμενες διατάξεις παρουσιάζουν επιπλέον το πλεονέκτημα του ανεξάρτητου ελέγχου των οπτοηλεκτρονικών ιδιοτήτων και της δομής τόσο του φωτοενεργού στρώματος, όσο και των υμενίων μεταφοράς/εξαγωγής των παραγόμενων φωτοφορέων (ζευγών ηλεκτρονίων–οπών), εφόσον μπορούν να εναποτεθούν είτε με περιστροφή από διάλυμα είτε με εξάχνωση υπό κενό. Στόχος μας είναι τόσο η ανάπτυξη HyOPVs βασισμένων σε εμπορικά διαθέσιμα υλικά, όσο και η ανάπτυξη νέων φωτοενεργών οργανικών υλικών με χαμηλό ενεργειακό χάσμα που θα συνδυάζονται με μοριακές πολυοξομεταλλικές ενώσεις (POM) καθώς και με οξείδια μετάλλων. Η διεξοδική διερεύνηση των οπτοηλεκτρικών και δομικών ιδιοτήτων των νανοδομημένων υμενίων σε συνδυασμό με την σε βάθος κατανόηση της σχέσης ανάμεσα στη χημική δομή των υλικών και τις οπτοηλεκτρονικές ιδιότητές τους αναμένεται να συμβάλλουν καθοριστικά στη βελτιστοποίηση των χαρακτηριστικών λειτουργίας των προτεινόμενων HyOPVs. Στα πλαίσια αυτά πρόκειται επίσης να αναπτυχθούν μοντέλα προσομοίωσης της χωρικής κατανομής και έντασης του οπτικού πεδίου στο εσωτερικό των HyOPVs και υπολογισμού του μέγιστου παραγόμενου φωτορεύματος. Η χρήση των προαναφερόμενων μοντέλων έχει ως σκοπό τη βελτιστοποίηση της απόδοσής τους τόσο για την περίπτωση της κάθετης όσο και της επικλινούς πρόσπτωσης φωτός.

Δ2.1: Εναπόθεση-χαρακτηρισμός λεπτών υμενίων ανηγμένων οξειδίων μετάλλων.

Δ2.2: Επίστρωση-χαρακτηρισμός λεπτών υμενίων πολυοξο-μεταλλικών ενώσεων (POMs).

Δ2.3: HyOPVs με ανόργανα μεταλλικά οξείδια και POMs ως ETL/optical spacers.

ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π2.1: Έκθεση αξιολόγησης των χαρακτηριστικών των μεταλλικών οξειδίων και των παραμέτρων 

εναπόθεσης.

Π2.2: Έκθεση αξιολόγησης των χαρακτηριστικών των μοριακών οξειδίων και των παραμέτρων εναπόθεσης.

Π2.3: Δείγματα HyOPVs με ETL/optical spacers και μετρήσεις.

Π2.4: Μία (1) Ανακοίνωση σε συνέδριο ή Δημοσίευση σε επιστημονικό περιοδικό

Δ3.1: Επίστρωση και χαρακτηρισμός HyOPVs με διακριτές επίπεδες p-n ετεροεπαφές.

Δ3.2: Επίστρωση και χαρακτηρισμός HyOPVs με εκτεταμένες ετεροεπαφές και κατάλληλες διαστρωματώσεις 

ανόδου-καθόδου.

Δ3.3: Βελτιστοποίηση απόδοσης HyOPVs  και συσχέτιση με την απόδοση των οπτικών/ηλεκτρονικών χαρακτηριστικών των εκτεταμένων διεπαφών και των διακριτών επίπεδων ετεροεπαφών.

ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π3.1: Δείγματα HyOPVs βασισμένων σε διαστρωματικές δομές p-n και μετρήσεις. 

Π3.2: Δείγματα HyOPVs βασισμένων σε εκτεταμένες ετεροδομές διεπαφών p-n και μετρήσεις.

Π3.3: Έκθεση αξιολόγησης των βέλτιστων χαρακτηριστικών λειτουργίας των HyOPVs και συσχέτιση με τις 

ιδιότητες των ETL/optical spacers.

Π3.4: Μία (1) Ανακοίνωση σε συνέδριο ή Δημοσίευση σε επιστημονικό περιοδικό

 

Δ4.1: Κατασκευή HyOPV πάνελ με παράλληλη σύνδεση HyOPV κυψελίδων.

ΠΑΡΑΔΟΤΕΑ: Π4.1: HyOPV πάνελ και μετρήσεις

Π4.2: Δύο (2) Ανακοινώσεις σε συνέδρια ή Δημοσιεύσεις σε επιστημονικά περιοδικά (2)