Nano material doped organic solar cell production and characterization

Abstract

Organik güneş pilleri konusunda araştırmalar son 15 yıl içerisinde büyük bir ivme kazanmıştır. Polimer bilimindeki kat edilen ilerlemeler beraberinde organik güneş pilleri konusundaki araştırmaların sayısında büyük artış sağlamıştır. Organik güneş pilleri üretim süreçlerinde kolaylık ve çeşitlilik, tasarım maliyetlerinin düşüklüğü, değişik yapıdaki yüzeylere uygulanabilirlik kolaylığı gibi özellikleri dikkate değerdir. Organik güneş pillerinde geniş bir polimer yelpazesi bulunmaktadır ve kullanılacak polimer malzemelerin yapısında çok karmaşık olmayan kimyasal proseslerle değişimler sağlanarak istenilen fotoelektriksel, fiziksel veya kimyasal özellikleri elde edebilmek mümkündür. Bu tezde çeşitli bulk heterojunction organik güneş pilleri konusunda çalışılmıştır. Öncelikle standart bir verimde bir ITO-PEDOT:PSS-P3HT/PCBM-Al güneş pili üretimi yapıldı başarılı bir şekilde üretildi. Numune hazırlama prosedürleri, kaplama yöntem ve ortam şartları , katman kalınlıklar, optimize edildi Güneş Hücresi katmanlarının yapısal özellikleri AFM, Sem ,ve Fotolüminesan spektroskopi yöntemleri ile incelendi. İkinci olarak optimize güneş pilinin yapısına Altın Nano Parçacıklar anot ve katot katmanları arasına belirli oranlarda katkılanması ile pilin yapısındaki güneş ışığı çevirim verimleri incelenmiştir. Son olarak da üretilen bütün pillerin kısa devre, akım yoğunluğu , açık devre voltajı , dolum faktörü , enerji dönüşüm faktörleri ölçülmüştür.

Researches about organic solar cell (OSC) have been accelerated in recent 15 years. Developments and new inventions about polymer science in parallel contributed significantly to the amount of investigations about organic solar cells. Easy production processes, and diversity, low design costs, and applicable to various surfaces are remarkable features of OSCs'. The range of Polymers which used in OSCs is wide and they can be manipulated via noncomplex chemical processes and possible to obtain desired photoelectrical, physical and chemical characteristics. In this thesis Bulk heterojunction Organic Solar Cells have been studied. Firstly a ITO-PEDOT:PSS-P3HT/PCBM-Al structure produced in standard efficiency. Sample preparation procedures, coating methods and working conditions, layer thicknesses, have been optimized. Structural layer specifications have been monitored via Atomic Force Microscopy,(AFM), Scanning Electron Microscopy and Fluoro spectroscopy analyzing methods. Secondly, Gold Nano particles have been doped between anode and cathode layers of OSC and solar conversion efficiencies have been investigated. Lastly Short Circuits, Current densities, Open circuit Voltages, Filling factors and solar energy conversions have been measured.