Nano Particles Doped Mdmo-Ppv and P3ht Based Polymer Solar Cells

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynakları içinde güneş enerjisinin avantajları, diğerlerine oranla oldukça fazladır. Açık ve güneşli bir havada sadece 15 dakikalık ışıma tüm dünyanın bir yıllık enerji ihtiyacını karşılamaya yeterlidir. Bir bölümü güneş kuşağı adı verilen bir bölgede bulunan ülkemizde yıllık ortalama güneşlenme süresi 2736.98 saat/yıl olurken Van 3068.74 saat/yıl ile Türkiye ortalamasının oldukça üzerinde bir süreye sahiptir. Van için güneş enerjisi potansiyeli açısından Türkiye'nin yatırıma yönelik en avantajlı ili olduğu söylenebilir. Bu çalışmada, Döndürerek Kaplama (Spin Coating) yöntemi ile hazırlanan polimer güneş hücrelerine farklı nano parçacıklar katkılandı ve verime etkileri incelendi. İlk önce MDMO-PPV'nin üç farklı moleküler ağırlığına (25 bin, 85 bin ve 450 bin) göre güneş hücreleri oluşturuldu ve verimleri incelendi. 85 bin moleküler ağırlıklı polimer ile yapılan organik güneş hücresinde en yüksek verim elde edildi. Daha sonra bu üç numune baz alınarak bunlara çeşitli nano parçacıklar katkılandı ve verime etkileri incelendi. Bazıları verimin artmasını sağlarken, bazıları da düşmesine sebep oldu. MDMO-PPV:PCBM karışımı farklı oranlarda F4TCNQ katkı maddesi katkılandı ve % 0.1 katkı oranında, her üç grup güneş hücresinde de verim arttı. Oran arttıkça verimlerde azalma oldu. Aynı karışıma TbPc ve ZnPc de katkılandı ama verimde azalma oldu. Ayrıca PEDOT:PSS'ye farklı boyutlarda Ag katkılandı ve farklı sıcaklıklarda tavlandı. Daha sonra, P3HT:PCBM ile güneş hücresi oluşturularak tavlama sıcaklıklarının verime etkisi incelendi. 5 nm boyutundaki Ag verime en yüksek katkıyı yaptı.The advantages of solar energy among renewable energy sources are much more than others. In a clear and sunny weather, only 15 minutes radiation is sufficient to meet an annual energy need of whole world. The average annual sunshine duration is 2736.98 hour/year for our country of which a section is in a region called Sun Belt and for Van this duration is 3068.74 hour/year that is a period which is considerably more than the average of Turkey. Van can be said to be the most advantageous province of Turkey in terms of solar energy potential for investment. In this study, different nano particles were doped into the polymer solar cells, which were prepared by Spin Coating method, and their effects on efficiency were investigated. Firstly, solar cells were fabricated according to three different molecular weights (25000, 85000 and 450000) of MDMO-PPV and their efficiencies were investigated. The highest efficiency was obtained in organic solar cells prepared with 85000 molecular weight polymer. Then these three samples were doped various nano particles and influence on efficiencies were investigated. Efficiency was increased in some samples, while in others it decreased. MDMO-PPV:PCBM blend was doped with F4TCNQ at different ratios and efficiency was increased in case of 0.1% contribution for all three solar cell groups. As the ratio increased, the efficiencies decreased. TbPc and ZnPc were also doped to the same blend but efficiencies decreased. Furthermore, various sized Ag nanoparticles were doped in PEDOT:PSS and were annealed at different temperatures. Then solar cells were prepared with P3HT:PCBM blend and effect of annealing temperature on efficiency was investigated. 5 nm sized Ag nanoparticles made highest contribution to the efficiency.