Building lithium fluoride nanoparticle films for organic photovoltaics

Abstract

Organik gunes pilleri genel olarak konjuge karbon bazlı maddelerden olusmaktadırlar vebu maddeler aktif bir sekilde ısığın emilimi ve yuk transferinde etkilidirler. Organik gunespillerinin inorganik gunes pillerinie kıyasla uzun sure kararlılık, ucuzluk ve kolayislenebilirlik gibi avantajları olsa da dusuk verimleri (5-6%) sebebiyle bu cihazların ticarionem kazabilmesi icin hala arastırmaya ihtiyac vardır. Lityum florur, organik elektronikcihazlarda verimi ve yuk iletimini artırmak icin genel olarak kullanılmaktadır. Fakat lityumflorurun geleneksel yollardan islenmesi, ısıl buharlastırma gibi yuksek vakum ortamındakimetodları gerektirmektedir.Bu tez calısması alternatif olarak normal hava ortamında, polimerik ters misel reaktorlerinyardımı ile cozeltide hazırlanabilen lityum florur parcacıkların sentezlenmesineyoğunlasmaktadır. Lityum florurun sentezini yonlendirmesinin dısında miseller, dondurmekaplama yontemi kullanılarak verici yuzey uzerine nanoparcacıkların iki boyutta duzgunbir dizilimle yerlestirilmesini sağlarlar. Lityum florur parcacıkların miseller icindeolusumu elektron ve x-ray kırınım teknikleri ile ispatlanmıstır. Cozeltiden hazırlananlityum florurlerin performansını olcmek icin, bu parcacıklarla ters cihaz duzeni uretilmistirve ısıl buharlastırma yolu ile uretilen lityum florur ile karsılastırmalı is fonksiyonuolcumleri yapılmıstır. Her iki sonuc cozeltide hazırlanan lityum florurun organik gunespillerde kullanıma elverisli olduğunu gostermistir. Ayrıca cozeltide hazırlanan lityumflorur parcacıkları organik cihazlara entegre etmek icin farklı nano transfer baskıcalısmaları yapılmıstır ve tam transferin gerceklestirilmesi icin daha fazla calısmayapılması gereklidir.

Organic solar cells are primarily composed of conjugated carbon based materials which areactively involved in light absorption and charge transfer. Although organic photovoltaicshave advantages such as long time stability, cheapness and easy processibility withcomparison to their inorganic competitors, due to its low conversion efficiency (5-6%)there is still a need for research to commercialize these devices. Lithium fluoride iscommonly used to enhance conversion efficiency and charge injection at electrode bilayersin organic electronics. However, the conventional processing of lithium fluoride typicallyrequires high vacuum methods, such as thermal evaporation.This thesis focuses on the development of an ambient, solution processable alternative, inwhich polymeric reverse micelle reactors are used to synthesize lithium fluoride particles.Apart from controlling the synthesis of lithium fluoride nanoparticles, micelles has a rolein the deposition of nanoparticles into a well-ordered, two dimensional layer during spincoating on the donor substrate. The formation of lithium fluoride particles inside micelleswere proved by electron and x-ray diffraction measurements. To assess the performance ofthe solution-processed lithium fluoride, inverted device fabrication and comparative workfunction measurements were carried out together with thermal evaporated lithium fluoride.Both results support the suitability of solution-processed lithium fluoride for electrodebilayers in organic solar cells. Additionally, different nano transfer printing studies werecarried out to integrate solution processed lithium fluoride particles to organic devices andfurther studies are needed to achieve complete transfer.