Rezultate obținute

Laboratorul de Celule Solare Organice (LCSO)

Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63)

Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 1Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) -2Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 3Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 4Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 5Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 6Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63)- 7Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 8Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 9Laboratorul de Sinteze Organice (sala 63) - 10

Laboratorul de Fabricare și Caracterizare a Celulelor Solare Organice (sala 62)

Laboratorul de Fabricare si Caracterizare a Celulelor Solare Organice (sala 62) - 1Laboratorul de Fabricare si Caracterizare a Celulelor Solare Organice (sala 62) - 2Laboratorul de Fabricare si Caracterizare a Celulelor Solare Organice (sala 62) - 3Laboratorul de Fabricare si Caracterizare a Celulelor Solare Organice (sala 62) - 4

Rezultate obținute în perioada septembrie-noiembrie 2018

Cercetările efectuate în perioada septembrie-noiembrie 2018 au fost axate pe activitatile propuse la primul obiectiv (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală). Subactivitatea  A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare) a fost prelungita cu 4 luni astfel incat aceasta activitate se va incheia la 31 decembrie 2018. Cercetarile legate de acceptori sunt avansate, majoritatea acceptorilor tinta in forma lor de baza fiind deja sintetizati (12 compusi). Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) a continuat cu obtinerea de molecule care se utilizeaza la fabricarea de linkeri si cu decorarea cu linkeri a donorilor si acceptorilor sintetizati deja. A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5. (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentreaza in acest moment activitatea de cercetare fundamentala. S-au sintetizat si partial analizat molecule de tipul SMOSCs de tipul D-L-A construite folosind donori obtinuti de noi legati prin linkeri originali de fulerene (C60) functionalizate ca si acceptori. Sunt in curs de sinteza SMOSCs-uri in care fulerena este inlocuita cu acceptori sintetizati de noi. Progrese insemnate s-au inregistrat si pentru sinteza de molecule D-A in care comunicarea D cu A este blocata steric. Pentru doua sisteme tinta suntem in faza de finalizare a sintezelor. Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere si de analiza. S-au obtinut celule cu donori test si fulerena atat in sistemul bilayer cat si bulk. Datele obtinute sunt repetabile, coerente cu performantele celulelor astfel ca s-a trecut la investigarea celulelor single material.  A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activitatii A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) In cadrul subactivitatii A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) s-a elaborat lucrarea: The Dawn of Single Material Organic Solar Cells, Adv. Sci. 2018, 1801026, DOI: 10.1002/advs.201801026 (IF = 12.441) avand ca autori pe prof. dr Jean Roncali si pe prof. Dr. Ion Grosu.

Dr. Jean Roncali a participat cu o conferinta plenara intitulata Functional pi-Conjugated Systems: from molecular design to applications la A XXXV-a CONFERINŢĂ NAŢIONALĂ DE CHIMIE CĂLIMĂNEŞTI-CĂCIULATA, 02-05 octombrie 2018.

Trei doctoranzi, Terenti Natalia, Demjen Beatrix si Anghel Catalin au participat cu lucrari la Conferinţa Naţională a Şcolilor Doctorale din Consorţiul UNIVERSITARIA, Ediţia I organizat la Universitatea  “Alexandru Ioan Cuza” din Iaşi in perioada in 31 octombrie – 3 noiembrie 2018.

Lista lucrarilor prezentate este:

  1. Sinteza de noi materiale active de tipul acceptor-donor-acceptor (A-D-A) ,Cătălin ANGHEL, Niculina HĂDADE, Ion GROSU, Jean RONCALI
  1. Acceptori non-fulerenici pentru sinteza celulelor solare organice monomoleculare, NataliaTERENTI, Andreea-Petronela CRIȘAN, Ion GROSU, Jean RONCALI
  1. Sinteza de noi donori alchil politiofenici pentru celule solare organice, Beátrix- Aletta DEMJÉN, Ion GROSU, Jean RONCALI

Dr. Niculina Hadade si drd. Natalia Terenti (ambele membre ale echipei de implementare ) au participat in perioada 19-22 noiembrie 2018 la Universitatea din Bordeaux (Franta) la cursurile de formare organizate de CNRS intitulate Réalisation et caractérisation des cellules photovoltaïques organiques et pérovskites.

 

Rezultate obținute în perioada mai – august 2018

Cercetările efectuate în perioada 01.05.2018-31.08.2018 au urmărit ţinte propuse în cadrul obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală).

A fost finalizata subactivitatea A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), in cadrul căreia au fost sintetizați si caracterizați peste 10 donori. Cercetările legate de donori continua in cadrul subactivității A.1.3 atunci când aceștia sunt decorați cu linker-i. Subactivitatea  A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare) a fost prelungita cu 4 luni. Cercetările legate de acceptori sunt avansate, o parte însemnata a acceptorilor fiind deja obținuți si caracterizați.

Subactivitatea A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) alături de subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini) si de subactivitatea A1.5 (Design, sinteză, investigații structurale și ale proprietăților arhitecturilor auto-organizate D-L-A) concentrează in acest moment activitatea de cercetare fundamentala.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au optimizat experimentele de depunere, fiind utilizaţi donori obținuți în activitatea 1 sau substanţe etalon. S-au optimizat protocoale de lucru pentru echipamentele: spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100 si s-au obținut si caracterizat primele celule bilayer şi bulk cu compușii obținuți de noi. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante (echipamentele), fiind pe rol doar achiziţii de materiale consumabile.

In cadrul activității A4 (Activităţi de informare şi publicitate), in cadrul subactivității A4.3 (Pregătire, realizare şi expunere materiale de informare şi publicitate) s-au realizat doua panouri format mare (2×3 m) care s-au expus la loc vizibil in fata clădirii Facultății de Chimie si Inginerie Chimică (pe strada Arany Janos nr 11, am înlocuit panoul vechi distrus de furtunile din toamna 2017-primavara lui 2018) si in fata Institutului de Cercetări Chimice „Raluca Ripan” (ICCRR) de pe strada A. Vlahuță nr. 30 (Facultatea de Chimie si Inginerie Chimica deține spații de cercetare si la aceasta locație) si doua panouri 50×80 cm care au fost expuse vizibil in zona de acces in cele doua laboratoare care fac parte din Laboratorul de Celule Solare Organice de la ICCRR. S-a făcut promovarea proiectului cu ocazia inaugurării Laboratorul de Celule Solare Organice de la ICCRR (in 17.07.2018) prin distribuirea de invitații, flyere si pixuri cu însemnele proiectului si prin afișe de promovare.

Tot la activitatea A4, dar la subactivitatea A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) am organizat in 17.07.2018 o Masa Rotunda intitulata Noi Perspective în Dezvoltarea Celulelor Solare Organice la care au participat peste 20 de cercetători de la Universitatea din Angers (Franța), Universitatea Babeș-Bolyai, Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca si INCDTIM Cluj-Napoca. Au fost trei prezentări (prof. Dr. Ion Grosu, D. R. Dr. Jean Roncali si Prof. Dr. Clement Cabanetos) si discuții si dezbateri cu toți participanții.

Tot in cadrul subactivității A4.4 (Diseminarea rezultatelor proiectului) prof. Dr. Ion Grosu a participat in perioada 10-13 iulie la 18th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science si a avut prezentarea orala Self Assembly Processes and Their Applications in the Field of Organic Solar Cells cu autorii Andreea Petronela CRIŞAN, Elena BOGDAN, Anamaria TEREC, Niculina Daniela HĂDADE, Ion GROSU, Jean RONCALI (toți fac parte echipa de implementare a proiectului).

Rezultate obținute în perioada ianuarie – aprilie 2018

Cercetările efectuate în perioada 01.01.2018-30.04.2018 au fost îndreptate în principal înspre atingerea ţintelor propuse la obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Au fost desfăşurate cercetări în cadrul activităţii 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) cu subactivităţile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II), dar şi pe subactivitatea A1.6 (Achizitia de active corporale, obiecte de inventar, active fixe necorporabile, substante, materiale consumabile si alte produse similare, amenajare de spaţii). În această perioada a fost începută şi subactivitatea A1.4 (Limitarea recombinării de sarcini).

In cadrul subactivităţii A1.1 – în curs de finalizare -au fost încheiate sintezele donorilor tintă, urmând să se faca selectia celor care vor fi utilizaţi în continuare. Pe mulţi dintre aceşti donori s-au grefat deja grupări de tip linker (în cadrul subactivitatii A1.3) care să permită conectarea de acceptori în cadrul conceptului de „single molecule”.

In cadrul subactivităţii A1.2 s-au sintetizat noi intermediari şi au fost finalizaţi alţi 3 acceptori.

Pentru subactivitatea A1.3 Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) demarată în luna septembrie s-a trecut la desimetrizarea linkerilor direct prin reacţia cu donori şi acceptori, obţinându-se astfel donori şi acceptori decorati cu linkeri.

In cadrul subactivitatii A1.4 s-au luat în calcul pentru început grupări alchil ca şi unităţi care împiedică recombinarea de sarcini (cu rol de ecranare). S-a facut deja design-ul şi s-au început sintezele de acceptori dotaţi cu astfel de grupări.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au început experimentele de depunere, fiind utilizaţi donori obtinuţi în activitatea 1 sau substanţe etalon. S-au făcut depuneri şi măsurători în vederea elaborării de protocoale de lucru pentru echipamentele : spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante, fiind pe rol achiziţii de materiale consumabile şi echipamente.

Diseminare. Conferințe:

În perioada 11-15 februarie 2018 profesorul Jean C.H.  Roncali a participat în calitate de invited speaker cu conferinţa Manipulation of structure and properties of materials based on small push-pull molecules la 5th Workshop on Organic Electronics and Nanophotonics (WOREN) care s-a ţinut la Wisla în Polonia unde a prezentat rezultate obţinute în cadrul proiectului.

Rezultate obținute la 01.10.2017

Cercetările efectuate pana acum au urmărit realizarea țintelor propuse in cadrul obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2).

Astfel, cercetările efectuate au fost axate pe activitatea 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) si subactivitățile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II)

In ceea ce privește donorii au fost abordate două tipuri de compuși făcând parte din categoria moleculelor derivați de di- si triarilamine si ai (ter)tiofenului. Au fost elaborate schemele a peste 10 molecule țintă. O parte din molecule au structuri asemănătoare cu donori raportați in literatura care au fost însa modificați pentru a se putea atașa un linker, in timp ce altele sunt compuși noi,  neraportați in literatură. Obținerea acestora implică in toate cazurile un număr mare de etape de sinteza.

S-a ajuns la compușii finali in 4 cazuri, iar in celelalte situații au fost obținuți deja intermediarii cheie. In cazul acceptorilor (peste 10 structuri), activitatea de obținere moleculelor ținta, demarată conform planului in luna ianuarie, a ajuns in stadiul obținerii de intermediari. Si in acest caz moleculele țintă se bazează pe compuși cunoscuți, care însa au fost modificați pentru a se putea atașa un linker sau pe compuși cu structuri noi, originale. Etapele parcurse corespund planificării proiectului.

Pentru obținerea linkerilor (A.1.3) au fost elaborate schemele sintetice pe baza studiului de literatură.

Referitor la activitatea A2. Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV au fost demarate experimentele de depunere fiind utilizați donori obținuți in cadrul Activității 1.  De asemenea se așteaptă finalizarea achizițiilor de echipamente (01.01.2018) pentru efectuarea acțiunilor mai complexe.

In cadrul activităților A1.6 si A2.3 au fost realizate sau sunt pe rol mai multe achiziții de mijloace fixe (vezi capitolul achiziția de echipamente).

Diseminarea rezultatelor s-a realizat pana acum prin participarea la congrese internaționale.

Diseminare. Conferințe:

  • New pyrene derivatives with potential applications in the field of organic solar cells, Prof. Dr. Ion Grosu
    17th International Balkan Workshop on Applied Physics and Materials Science,  11-14 Iulie 2017,  Constanta, ROMANIA
  • Design of scalable molecular materials for organic solar cells”, CS1 Dr. Jean Roncali
    The 9th International Conference on Advanced Materials, ROCAM 2017, 11-14 Iulie 2017, Bucuresti, ROMANIA

Rezultate obținute în perioada 01.10.2017-31.12.2017

Cerceările efectuate în perioada 01.10.2017-31.12.2017 au urmărit în continuare atingerea ţintelor propuse la obiectivului 1 (O1. Design-ul, sinteza și caracterizarea de SMOSC-uri originale obținute din molecule simple donor-unitate de legare-acceptor (D-L-A) și arhitecturi supramoleculare auto-organizate prin interacțiuni între grupările cu proprietăți de auto-asamblare SA1 și SA2). Cercetările au fost axate pe activitatea 1 (A1. Activități de cercetare fundamentală) cu subactivităţile A1.1 (Design-ul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme donoare), A1.2. (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietăților unor noi sisteme acceptoare), A.1.3 (Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II), dar si pe subactivitatea A1.6 (Achizitia de active corporale, obiecte de inventar, active fixe necorporabile, substante, materiale consumabile si alte produse similare, amenajare de spaţii).

In cadrul subactivităţii A1.1 au fost continuate investigaţiile privind sinteza donorilor fiind finalizaţi alţi 2 donori. Pornind de la ultimele date din literatura au fost propuse încă 6 structuri ţintă. In cadrul subactivităţii A1.2 s-au sintetizat noi intermediari şi au fost finalizaţi 4 acceptori. Si aici pe baza datelor din literatură s-au propus încă 4 acceptori ţintă. Pentru subactivitatea A1.3 Designul, sinteza și investigarea structurii și a proprietășilor sistemelor conectate prin diferite unități de legare L D-A (I) și D-L-A (II) demarată în luna septembrie şi care are o extindere de 18 luni s-au făcut investigaţii referitoare la linkerii ce vor fi utilizaţi şi s-au sintetizat intermediari ai acestora. Totodata s-a decis desimetrizarea linkerilor direct prin reacţia cu donori şi acceptori, astfel au fost deja obtinuti doi donori ce au deja ataşat un linker, urmând a finaliza un compus de tip „single molecule” prin reacţia cu un acceptor.

Pentru activitatea A2 Activități de dezvoltare experimentală cu subactivitatea A2.1. Fabricarea prototipurilor de celule OPV s-au inceput experimentele de depunere fiind utilizaţi donori obtinuti în activitatea 1. Depunerile au fost investigate cu aparatele recent achizitionate pe proiect. In cadrul activităţilor A1.6 şi A2.3 au fost finalizate achiziţii importante, iar altele sunt încă pe rol atât la achizitia de consumabile cât şi de mijloace fixe. Echipamentele achizitionate sunt: spin-coater VTC-50A, aparat de depunere „MANTIS DEPOSITION – model QUBE”, profilometrul AlphaStep D-500 Stylus cu masa optică KLA-Tencor D-500, simulatorului solar şi sistemul de caracterizări fotovoltaice LCS-100.

Amenajare laborator de cercetare în domeniul celule solare organice (ORGLIGHT)

 

Laborator în curs de amenajare


Echipamente achiziționate