Silisyum tabanlı Alq3 arayüzeyli fotodiyotların elektriksel ve optiksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Alq3 molekülünün diyot üzerindeki fotovoltaik performansını anlayabilmek amacıyla termal buharlaştırma tekniğiyle Al/p-Si/Al (referans) ve Al/Alq3/p-Si/Al diyot yapılarının fabrikasyonu yapıldı. Fabrikasyonu yapılan referans ve organik arayüzey malzemeli diyot yapılarının güneş simülatörü altında karanlıkta ve 30-100 mW/cm2 arasında farklı ışık şiddetleri altında açık devre voltajı, kısa devre akımı, doluluk faktörü, güneş enerji verimi gibi fotovoltaik parametreleri ölçüldü. Güneş simülatörü altında alınan ölçümlerden elde edilen sonuçlara göre referans ve organik arayüzeyli numuneler fotodiyot özellik gösterdiler. Bununla beraber Alq3 molekülünün kullanıldığı organik arayüzey malzemeli fotodiyotun, aydınlatma şiddeti arttırıldıkça referans diyota kıyasla ters beslem bölgesindeki akımı daha fazla arttırdığı görüldü. Fabrikasyonu yapılan referans ve organik arayüzey malzemeli numunelerin karanlıkta I-V ölçümleri alınmış, yapılan bu ölçümlerden idealite faktörü ve engel yüksekliği hesaplanmıştır. Ayrıca organik arayüzey malzemeli numune için 80-320 K aralığında elektriksel ölçümlerden numune sıcaklığına bağlı karakteristik diyot parametreleri hesaplanmıştır. Oda sıcaklığında karanlıkta referans ve organik arayüzeyli diyotun engel yüksekliği ve idealite faktörü değerleri sırasıyla 0,79 eV, 1,61 ve 0,81 eV, 1,44 olarak hesaplandı. Organik arayüzeyli diyotun 80-320 K aralığında sıcaklık arttıkça engel yüksekliğinin arttığı, idealite faktörünün ise azaldığı görüldü. Kullanılan organik arayüzey malzemenin optik özellikleri ve yüzey morfolojisi UV, SEM ve AFM cihazları kullanılarak incelendi.

The Al/p-Si/Al (reference) and Al/Alq3/p-Si/Al diode structures were fabricated by thermal evaporation technique in order to understand the photovoltaic performance of Alq3 molecule used as organic interface material on the diode. The fabricated reference and interfacial material with organic Alq3 diode structures were measured under the solar simulator, and the photovoltaic parameters such as open circuit voltage, short circuit current, fillfactor and conversion efficiency under different light intensities between 30-100 mW/cm2 were measured. According to the results obtained under solar simulator, the samples with reference and organic interface showed photodiode. However, it was observed that the photodiode with the organic interface material using the Alq3 molecule caused to increase the current in the reverse bias region compared to the reference diode as the intensity of illumination was increased. The I-V measurements were collected under the dark for samples with reference and organic interface materials were employed to calculate ideality factors and barrier heights. In addition, the temperature dependent characteristic diode parameters were calculated from the electrical measurements in the 80-320 K range for the reference and organic interface material samples. . The barrier height and ideality factor values of the diode for reference and organic interface material sample in the dark at room temperature were calculated as 0.79 eV, 1.61 and 0.81 eV, 1.44, respectively. As the temperature increased in the from 80 to 320 K, the diode with the organic material interface, the barrier height values increased and the ideality factor values decreased. The optical properties and surface morphology of the organic interface material were investigated by using UV, SEM and AFM instruments.