Автореферат (Полиольный синтез селеноиндатов-галлатов меди в микроволновом поле), страница 5

Наблюдаемые рентгенограммы позволяют отнести получаемыйсостав к твердому раствору CuInSe2 – CuGaSe2.Спектры КР пленок, сформированных из полученных частиц(рисунок 13) также подтверждает образование твердого раствора CuInSe2 –CuGaSe2, поскольку наблюдаемые сигнал A1 моды занимает промежуточныеположения между характерными модами CuInSe2 – CuGaSe2, при этомнаблюдаются смещенные B и E моды характерные для каждого из составов.Размеры частиц CuIn0.7Ga0.3Se2, по результатам, наблюдаемым наизображенияхСЭМповерхностипленки,сформированнойизсинтезированного порошка на кремниевой подложке, лежат в диапазоне от90 до 500 нм (рисунок 14). На изображении присутствуют волокнистыеструктуры с вросшими частицами. Можно предположить, что наблюдаемыеагломераты получены в результате слипания частиц в ПЭГ.

Процедураотчистки образцов во всех случаях синтеза частиц составов CuInSe2,CuGaSe2, CuIn0.7Ga0.3Se2 проводилась идентичным образом для всехсинтезированных порошков. В данном случае полимеризовавшийся ПЭГ, неотделился от частиц в результате промывания в спирте.Фотоэлектрические свойства полученных композитных пленокПоскольку предполагаемым применением получаемых частиц являетсянанесение поглощающего слоя методами печати (или иными не вакуумнымиметодами)былисформированыкомпозитныепленкистекло/ITO/CuInSe2/PCBM, стекло/ITO/CuGaSe2/PCBM.Вклад фототока, генерируемого за счет поглощения света дляполученных структур ITO/CuInSe2/PCBM и ITO/CuGaSe2/PCBM оценивалсяпо вольтамперным характеристикам (рисунок 15 и рисунок 16), полученнымв электрохимической ячейке при чередующемся режиме освещения (100 мВтсм2)/затемнения образца во время развертки разности потенциалов от -0,5 до+0,5 В.При освещении плотность тока протекающего через ячейку возрастаетдля каждого фиксированного значения потенциала.

Значение плотностифототока (разница между темновой и световой вольтампернымихарактеристиками) для структуры стекло/ITO/CuInSe2/PCBM составляет1 мкА/см2 при разности потенциалов -0,2 В относительно Ag/AgClнасыщенного KCl электрода сравнения. Для сформированной структурыстекло/ITO/CuGaSe2/PCBM плотность фототока составила 7 мкА/см2 приразности потенциалов -0,2 В.18Рис. 15. Вольт-ампернаяхарактеристика Рис. 16. Вольт-амперныехарактеристикиCuInSe2/PCBM,чередующийсярежим CuGaSe2/PCBM, чередующийся режимосвещения, 100 мВт/см2.освещения, 100 мВт/см2.Основным фактором, определяющим низкое значение фототока,является зернистая структура получаемых слоев CuInSe2 и CuGaSe2.

Такжеследует отметить, что при выбранном методе формирования слоев(осаждение из взвеси частиц) удаетсясформировать однородные пленки столщиной 4 – 10 мкм. Сопротивлениятакихпленокдляячеекстекло/ITO/CuGaSe2(CuInSe2)/Al лежат вдиапазоне 0,3 – 2 МОм, чтообуславливаетнизкоезначениенаблюдаемого тока на вольтамперныххарактеристиках. В случае более тонкихпленокчастицы,распределенныеРис. 17. Циклические вольтамперныеравномерно по поверхности, прихарактеристикиструктурыстекло/ITO/CuInSe2/PCBM.(а– высыхании пленки (испарение спирта)образуяостровковуютемновая, б – при освещении, 100 слипаются,2мВт/см ).структуру.Не смотря на относительно небольшие значения плотности фототокаданный эффект стабильно воспроизводится на полученных циклическихвольтамперных характеристиках.19Основные результаты и выводыВ работе были получены следующие основные результаты:1.

В результате экспериментального моделирования и исследованияпроцессов, протекающих при взаимодействии исходных реагентов ипромежуточных продуктов в МВ поле, установлено:а. При МВ нагреве ПЭГ наблюдается внутримолекулярное отщеплениеводы с образованием концевой двойной связи СH2=CH-O и образованиекарбоксильных и метильных групп.б. Показано, что CuCl2 при растворении в ПЭГ образует комплексы сромбическим искажением октаэдрического окружения, в данных комплексахмедь экваториально окружена четырьмя атомами кислорода от ПЭГ иаксиально двумя атомами хлора. При МВ воздействии на раствор CuCl2 вПЭГ происходит восстановление катионов меди Cu2+до Cu1+ затем дометаллической меди.

Форма получаемых частиц зависит от молекулярноговеса ПЭГ.в. При МВ воздействии на CuCl2 и Se в ПЭГ образуются селенидымеди. При аналогичных условиях соли индия (галлия) с Se в ПЭГ невзаимодействуют.2.  Исследован механизм реакции полиольного микроволнового синтезананочастиц CuInSe2. Установлено, что синтез соединений CuInxGa1-xSe2проходит через стадии образования меди, селенидов меди, при этомобразовавшиеся селениды в растворе ПЭГ взаимодействуют с катионамииндия (галлия) образуя тройные соединения селеноиндаты (галлаты) меди соструктурой халькопирита.3.  Полиольным МВ методом синтезированы составы CuInxGa1-xSe2(x=0, 1, 0.7) со средними размерами 70 – 110 нм.

Из синтезированныхнаночастиц CuInSe2, CuGaSe2 сформированы однородные пленки, оптическаяширина запрещенной зоны которых соответствует литературным значениямдля монолитного CuInSe2 (Eg=0,96 ± 0,05 эВ), CuGaSe2 (1,58 ± 0,05 эВ).4.  СформированыкомпозитныепленкиCuInSe2/PCBM,CuGaSe2/PCBM, исследованы их фотоэлектрические свойства. Полученныепленки обладают фоточувствительностью и могут быть использованы вкачестве поглощающего слоя для солнечных элементов.20СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ1.A.S. Grevtsev, I.Yu.

Goncharenko, G.M. Muradova, S. Bereznev, A.S.Tver’yanovich. Mechanism of a Microwave-Assisted Polyol Synthesis of NanosizeCuInSe2 Particles and Their Optical and Photoelectric Properties // RussianJournal of Applied Chemistry – 2014.– Vol. 87. – P. 671–675.2.A.S. Tverjanovich, A.S.

Grevtsev, S. Bereznev. Interaction of CuCl2 withpoly(ethylene glycol) under microwave radiation // Materials Research Express –2017.– Vol. 4. – 015006.3.V.V. Tomaev, A.S. Mazur, A.S. Grevtsev. A study of the process of thermaloxidation of lead selenide by the NMR and XRD methods // Glass Physics andChemistry – 2017.– Vol. 43. – P. 70–74.4.A. S. Grevtsev, O. V. Levin, and A. S.

Tverjanovich. Microwave assistedpolyol synthesis of CuGaSe2 nanoparticles for solar cell application // FunctionalMaterials Letters– 2017. – Vol. 10. – 1750050.5.А.С. Гревцев, Г.М. Мурадова, И.Ю. Гончаренко, А.С. Тверьянович.Полиольный микроволновый синтез наночастиц CuInSe2 для солнечныхэлементов// Тез.

докл. VIII Всерос. конф. молодых учёных, аспирантов истудентов с междунар. участием по химии и наноматериалам «Менделеев2014» Санкт-Петербург, 1–4 апреля 2014. С. 55.6.A.S. Grevtsev, G.M. Muradova, A.S. Tver'yanovich. Synthesis of CISeNanoparticles/PCBM thin films for solar cells application// Book of abstracts IXInternational conference of young scientists on chemistry «Mendeleev-2015» 7-10of April 2015 Saint Petersburg, p.48.7.A.S. Grevtsev, A.S.

Mazur. Microwave assisted synthesis of copper indiumgallium diselenide nanoparticles// Book of abstracts IX International conference ofyoung scientists on chemistry «Mendeleev-2017» 4-7 of April 2017 SaintPetersburg, p.120.21БЛАГОДАРНОСТИВыражаю благодарность преподавателям и сотрудникам кафедрылазерной химии и лазерного материаловедения института химии СПбГУ завсестороннюю поддержку в процессе выполнения работы.Отдельную благодарность выражаю своему научному руководителюАндрею Станиславовичу Тверьяновичу за руководство работой, помощь иподдержку на всех этапах выполнения данной работы.Выражаю благодарности Сергею Березневу сотруднику кафедры физкаи химия отделения материаловедения Таллиннского техническогоуниверситета и Олегу Владиславовичу Левину (институт химии СПбГУ) затехническую помощь и консультации при создании композитных пленок иопределении их вольтамперных характеристик.Значительная часть измерений, представленных в данной работе,выполнена на базе ресурсных центров СПбГУ: «Междисциплинарныйресурсный центр по направлению “Нанотехнологии” », «Оптические илазерные методы исследования вещества», «Магнитно-резонансные методыисследования»,«Наноконструированиефотоактивныхматериалов»,«Рентгенодифракционныеметодыисследования»,«Инновационныетехнологии композитных наноматериалов», в связи с этим хочется выразитьблагодарность сотрудникам данных ресурсных центров.22.