Gümüş, altın ve gümüş-altın alaşımlı nanoparçacıkların organik güneş pillerinin performansına etkileri
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HATİCE KAÇUŞ
Danışman: Şakir Aydoğan
Özet:Bu tez çalışmasıda, P3HT:PCBM aktif tabakasına altın, gümüş ve bunların alaşımı olan altın -gümüş nanoparçacıkları katkılanarak organik güneş pillerinin güç dönüşüm verimini nasıl etkilediği araştırıldı. Öncelikle, ITO yüzeyi kimyasal temizlik prosesinden geçirildikten sonra döndürme ile film kaplama yöntemiyle hol taşıyıcı tabakası olarak kullanılan PEDOT:PSS ile kaplandı. Daha sonra farklı çözücüler (kloroform, klorobenzen) kullanılarak P3HT:PCBM aktif tabakası hazırlandı. Kloroform organik çözücüsü kullanılarak hazırlanan 1:0,8 oranındaki P3HT:PCBM ve klorobenzen kullanılarak hazırlanan 1:1 oranındaki P3HT:PCBM katmanı eldivenli kabin içerisinde PEDOT:PSS kaplı olan ITO'lar üzerine kaplandı. Kloroform ve klorobenzen çözücüsüyle hazırlanan aktif tabakaların ve nanoparçacık katkılı aktif tabakaların optik soğurma, AFM, SEM ve XRD ölçümleri alındı. Hem iki çözücü kullanılarak hazırlanan aktif tabakaların hem de nanoparçacık katkılı ince filmlerin yasak enerji band aralıkları hesaplandı. Farklı çözücüler kullanılarak hazırlanan P3HT:PCBM yüzeyine termal buharlaştırma ünitesi yardımıyla 1 nm kalınlığında elektron taşıyıcı tabaka olarak kullanılan LiF kaplandı. Ardından da bu film üzerine 100 nm kalınlığında Al metali kaplanarak ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/LiF/Al referans organik güneş pili yapısı elde edildi ve farklı çözücülerin organik güneş pillerinin karakteristik parametrelerine etkisi incelendi. Elde edilen referans aygıt tasarımlarında kloroform çözücüsüyle elde edilen verim %1,56 iken klorobenzen çözücüsüyle hazırlanan yapıda verim %2,11 olarak hesaplandı. Organik güneş pillerinde optik yol uzunluğunu arttırarak yeni elektron-hol çiftlerinin oluşumunu sağlamak için aktif tabakaya farklı oranlarda altın, gümüş, altın-gümüş alaşımından oluşan nanoparçacıkları katkılandı ve böylece P3HT:PCBM:Au NP, P3HT:PCBM:Ag NP, P3HT:PCBM:(Au:Ag) NP aktif tabakaları elde edildi. Nanoparçacık katkılı organik güneş pillerinde güç dönüşüm veriminin katkı oranına bağlı olarak değiştiği gözlendi. Kloroform çözücüsüyle hazırlanan aktif tabakaya %1oranında altın nanoparçacığıyla katkılanmasıyla elde edilen en yüksek güç dönüşüm verimi %3,35 iken aynı çözücüsüyle hazırlanan aktif tabakaya %0,5oranında gümüş nanoparçacığıyla katkılanmasıyla elde edilen en yüksek güç dönüşüm verimi %3,50 olarak elde edildi. Aynı şekilde klorobenzen çözücüsüyle hazırlanan aktif tabakaya %1,5 altın nanoparçacık katkılanmasıyla elde edilen en yüksek güç dönüşüm verimi %3,11 iken aynı çözücüyle hazırlanan aktif tabakaya %0,5 gümüş nanoparçacığıyla katkılanmasıyla elde edilen en yüksek güç dönüşüm verimi %3,20 olarak elde edildi. Benzer şekilde iki çözücüyle hazırlanan,altın-gümüşalaşımlarından oluşan nanoparçaçıkların aktif tabakalarına %1,2 Au: %0,3 Ag oranlarında katkılanmasıyla elde edilen en yüksek güç dönüşüm verimi sırasıyla %2,77 ve %3,29 olarak hesaplandı. Sonuç olarak her iki çözücü için yüksek katkı oranlarında güç dönüşüm veriminin daha düşük katkı oranına göre azaldığı gözlendi.