12830

12830

مطالعه نقش ميان لايه در سلول هاي خورشيدي آلي

دكتري

فيزيك گرايش حالت جامد

اسفند 1392

اسفند 1392

دكتر رسول اژئيان

چكيده مطالعه نقش لايه هاي بافر كاتد و آند در سلول هاي خورشيدي آلي بخش اعظم اين تحقيق را به خود اختصاص داده است. ابتدا با وارد كردن لايه بسيار نازك طلا بين لايه فعال CuPc و لايه بافر آند PEDOT:PSS در سلول خورشيدي آلي دو لايه اي، افزايشي قابل توجه در عملكرد و طول عمر سلول بدست آمد. بعد از گذشت يك ماه تحت نگهداري در شرايط اتاق، نمونه هايي كه از لايه طلا بهره مي بردند، بازدهي برابر با 67% مقدار اوليه را نشان دادند، در حاليكه اين مقدار براي نمونه هاي عاري از لايه طلا به كمتر از نصف مقدار اوليه آن افت پيدا كرد. اتصال پايدارتر فتالوسانين با طلا نسبت به PEDOT:PSS دليل اصلي اين بهبود معرفي مي شود. مرحله بعدي اين تحقيق روي نقش لايه بافر كاتد LiF در سلول خورشيدي آلي مخلوطي با لايه فعال PCBM:P3HT متمركز شده است. . با بازپخت مناسب دمايي و زماني اندازه بلورهاي نانوساختار P3HT و PCBM در شبكه در هم تنيده P3HT:PCBM به بهينه مقدار خود جهت تسهيل ترابرد الكترون و حفره مي‌رسند. ولي بازپخت نمونه ها بعد از لايه نشاني كاتد Al اثر متفاوتي روي نمونه هاي داراي LiF و بدون LiF مي گذارد. نمونه هاي بدون LiF عملكرد با روند پيوسته صعودي متناسب با زمان نشان دادند. از طرف ديگر، نمونه هاي شامل LiF نتايج بهتري در زمان هاي كمتر بازپخت نشان دادند.. اگرچه وجود LiF عموما منجر به بهبود شاخصه هاي سلول خورشيدي آلي مي شود، اما آسيب آن ناشي از عمليات حرارتي بلند مدت به عنوان علت افت شديد در عملكرد سلول شناخته مي شود. در مورد بازپخت پيش از لايه نشاني كاتد، نتايج متفاوتي بدست آمد بطوري كه زمان 45 دقيقه بعنوان بهينه زمان براي پيش بازپخت معرفي گرديد. همچنين نشان داده شد كه استفاده از PCBM بعنوان لايه بافر كاتد، بهبود در عملكرد سلول خورشيدي آلي مخلوطي P3HT:PCBM را به دنبال دارد. اصلاح پيوندگاه لايه فعال با كاتد Al بوسيله لايه هاي PCBM و LiF عامل رشد در عملكرد سلول ها مي باشد. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي آلي، لايه بافر، عمليات حرارتي، PEDOT:PSS، PCBM:P3HT