Karbon nanotüplerin organik güneş pillerine uygulanması
Application of organic solar cells of carbon nanotubes
- Tez No: 390436
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN YÜKSEL GÜNEY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
40 yılı aşkın süredir, inorganiklere kıyasla daha büyük alanlara uygulanabilen, ucuz ve çevreye duyarlı olan güneş pilleri üzerinde yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Özellikle 1990'lardan günümüze, çözünen iletken polimerlere dayalı hafif, esnek organik ince film fotovoltaikler çok büyük ilgi çekmişlerdir. Çalışmada, farklı yapılarda karbon nanotüpler kullanılarak çift tabaka ve hacim heteroeklem yapıda güneş pilleri üretildi. Çift tabaka güneş pilleri MWNT kullanılarak ITO/PEDOT:PSS/P3HT-MWNT/C60/Al konfigürasyonunda üretildi. Düşük düzeyde, MWNT katkılanmış çift tabaka güneş pilinde verimin referans güneş piline göre arttığı ancak yüksek katkılarda ise oluşan kirlilik tuzakları nedeniyle verimin sınırlandığı görülmüştür. Çift tabaka yapıda MWNT'nin çözünür olmamasından dolayı aktif tabaka içinde düzgün dağıtılamaması tekrarlanabilirliliği zorlaştırmaktadır. Çift tabaka organik güneş pillerinde verimin çok düşük olmasına karşın, %0,5 katkılı çift tabaka yapılı güneş pilinde verim referans piline göre %85 düzeyinde artmıştır. Hacim heteroeklem yapılı organik güneş pillerinin güç dönüşüm verimliliği çift tabaka yapılı organik güneş pillerininkine göre daha yüksek olmaktadır. Bu nedenle hacim heteroeklem yapılı organik güneş pilleri üretildi. Katkılama için, fonksiyonlaştırılmış olmaları nedeni ile ortak çözücüde çözünme özelliğinden dolayı oktadeklamin ile fonksiyonlaştırılmış tek duvarlı karbon nanotüp (o-SWNT) kullanıldı. Böylece farklı o-SWNT konsantrasyonuna sahip hacim heteroeklem yapıda güneş pilleri üretildi. Çift tabaka yapılı güneş pillerine göre bu pillerde tekrarlanabilirliliğin çok daha iyi olduğu ve daha yüksek verime sahip olduğu gözlendi. En iyi verim ağırlıkça %0,001 oranında o-SWNT içeren güneş pillerinden elde edildi ve her tekrarda bu konsantrasyonda en yüksek verim elde edildiği deneysel olarak gösterildi. Katkılı hacim heteroeklem yapılı güneş pillerinde akım yoğunluğu referans güneş pillerine göre %23,8, güç dönüşüm verimliliği ise %31,8 oranında artmıştır.
Özet (Çeviri)
For more than 40 years, intensive experimental studies have been conducted on solar cells, which when compared to inorganic solar cells not only have a larger field of application but also are cheaper and environmentally friendly. Particularly, since 1990s, the light, flexible thin film photovoltaics based on soluble conductive polymers have drawn a lot of interest. In this study, by using different carbon nanotube concentrations bulk heterojunction (BHJ) and bilayer solar cells were fabricated. MWNT was used in the construction of the bilayer solar cells with a configuration ITO/PEDOT:PSS/P3HT-MWNT/C60/Al. It was observed that, compared to the reference solar cells, the efficiency of the bilayer solar cells doped MWNT with low concentrations has increased. However, the impurity traps that emerged at high concentration have limited the efficiency. Because in the bilayer architecture MWNT is not soluble, the distribution in the active layer of carbon nanotube can not to be uniform; thus it makes the reproducibility of the experiments highly difficult. Although the efficiency is typically very low in bilayer organic solar cells, the efficiency in the bilayer solar cells fabricated with 0.5 wt% concentration of MWNT has increased by 85%. The PCE of BHJ architecture in the solar cells is higher than the ones in the bilayer solar cells. Consequently, BHJ solar cells which consisted of different o-SWNT concentrations were characterized. It was observed that compared to the bilayer devices, the reproducibility in these solar cells is much better and they have higher efficiency. The solar cells that consisted of 0.001%wt concentration of o-SWNT demonstrated the best performance. It was experimentally proven that, at each iteration, the highest efficiency was obtained from the solar cells including 0.001%wt contribution. When compared to solar cells without o-SWNT, JSC has increased by 23.8% in solar cells that are fabricated with o-SWNT concentrations of 0.001 wt%. In addition to this, the power conversion efficiency has also increased by 31.8%.
Benzer Tezler
- Tek duvarlı karbon nanotüplerin organik güneş pillerinde elektrot malzemesi olarak kullanılması
Carbon nanotube array electrodes for organic thin film
OSMAN ÜRPER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Effect of electrolyte and electrical parameters on the anodic oxidation of ti to improve photocatalytic performance of TiO2 nanotube structures
TiO2 nanotüp yapıların fotokatalitik performansını artırmak için ti'nin anodik oksidasyonu üzerine elektrolit ve elektriksel parametrelerin etkisi
MERT ALTAY
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- An experimental investigation of high purity single walled carbon nanotubes as transparent electrode materials
Tek duvarlı karbon nanotüp saflaştırması ve geçirgen elektrot oluşturulması konusunda deneysel çalışmalar
MOZHGAN LAKI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÜLKÜ ARICI
- Preparation of transparent and conductive thin films of single walled carbon nanotubes
Transparan ve iletken tek duvarlı karbon nanotüp ince filmlerin hazırlanması
İPEK ÇAKMAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Karbon nanotüp katkılı organik güneş hücresi yapımı ve karakterizasyonu
Carbon nanotube doped organi̇c solar cell produced and analyzes
HALİL İBRAHİM ÖZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAUF SÜLEYMANLI