การเตรียมและสมบัติทางแสงของวัสดุเชิงประกอบไทเทเนียมไดออกไซด์และพอลิเมอร์นำไฟฟ้าเอ็มเอเอช-พีพีวี

Abstract

งานวิจัยนี้เสนอวิธีการขึ้นรูปฟิล์มบางลูกผสม ระหว่างอนุภาคนาโน TiO₂ และพอลิเมอร์นำไฟฟ้า poly[2-methoxy, 5-(2'-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene] (MEH-PPV) เพื่อประยุกต์ใช้งานด้านโฟโตโวลตาอิค โดยตัวทำละลายที่ใช้ในการเตรียมสารละลาย MEH-PPV และสารแขวนลอย TiO₂ ได้แก่ คลอโรเบนซีน โทลูอีน และเตตระไฮโดรฟูแรน การเลือกใช้ตัวทำละลายที่ต่างกันนั้น ส่งผลต่อรูปร่างและการจัดเรียงตัวของสายโซ่พอลิเมอร์ โดยพบว่า ฟิล์มบางจากตัวทำละลายเตตระไฮโดรฟูแรนเกิดการจัดเรียงตัวของสายโซ่พอลิเมอร์ แบบ aggregation มากที่สุด และมีสัณฐานวิทยาแตกต่างจากฟิล์มบางจากจากตัวทำละลายคลอโรเบนซีนและโทลูอีน นอกจากนี้ อัตราการระเหยของตัวทำละลายและอัตราเร็วในการ spin cast ชั้นของ TiO₂ ที่ 250 และ 450 รอบต่อนาที ยังส่งผลต่อขนาดของกลุ่มอนุภาค ความหนาแน่น และการกระจายอนุภาคบนซับสเตรตซิลิกอนเวเฟอร์ เมื่อทำการเตรียมฟิล์มบางลูกผสมโดย spin cast สารละลาย MEH-PPV ลงบนชั้น TiO₂ พบว่า ชนิดของตัวทำละลายและลักษณะของชั้น TiO₂ ส่งผลให้เกิดความแตกต่างทางสัณฐานวิทยา สมบัติทางแสง และลักษณะเฉพาะทางไฟฟ้าของฟิล์มบางลูกผสม โดยในฟิล์มบางลูกผสมที่เตรียมจากตัวทำละลายเตตระไฮโดรฟูแรน พบการแตกของฟิล์มและการเพิ่มของการจัดเรียงตัวแบบ aggregation ในขณะที่ฟิล์มบางลูกผสมจากตัวทำละลายคลอโรเบนซีนและโทลูอีนเกิดกลุ่มพอลิ เมอร์บนเนื้อฟิล์ม นอกจากนี้ยังพบว่า ชั้น TiO₂ ที่มีความหนาแน่นของอนุภาคมากหรือขนาดของกลุ่มอนุภาคเล็กจะส่งผลให้เกิดการ ลดลงของสเปคตราการคายแสง ซึ่งแสดงถึงการเกิดการรวมตัวของประจุพาหะที่น้อยลง และเมื่อทำการเปรียบเทียบกับฟิล์มบาง MEH-PPV พบว่า ฟิล์มบางลูกผสมให้ค่า photo current ที่สูงกว่าภายใต้การฉายแสง ซึ่งแสดงถึงศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้งานด้านโฟโตโวลตาอิค