Silver nanowire networks on polydimethylsiloxane for organic and perovskite solar cell electrodes
Polidimetilsiloksan üzerindeki gümüş nanotel ince filmlerin organik ve perovskit güneş hücrelerinde elektrot olarak uygulanması
- Tez No: 582490
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Şeffaf ve iletken elektrotlar optoelektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alanda en önde gelen ticari şeffaf ve iletken elektrot indiyum kalay oksittir (ITO). Fakat ITO'nun fiyat ve kırılganlığının yanısıra indiyumun az bulunurluğu gibi dezavantajlarından dolayı, ITO'ya alternatif bir elektrot malzemesi bulunması için giderek artan bir talep bulunmaktadır. Üstün optoelektronik ve mekanik özellikleri sebebiyle gümüş nanoteller, ITO'ya alternative malzemeler olarak görülmektedir. Günümüze kadar gümüş nanotel ağları, şeffaf ısıtıcılar, esnek ekranlar, gerdirilebilir elektronik cihazlar ve fotovoltaik cihazlar gibi pek çok uygulamada kullanılmıştır. Ancak, gümüş nanotellerin kimi alttaşlar üzerinde eş dağılımlı kaplanmasında bazı sorunlar çıkmaktadır. Bu tezde, bahsi geçen kaplama sorunlarının üstesinden gelmek için polidimetilsiloksan (PDMS) destekli aktarım yöntemi geliştirilmiştir. Polyol metodu ile sentezlenen gümüş nanoteller cam alttaşlar üzerine püskürtmeli kaplama yöntemi ile ince film oluşturacak şekilde kaplanmıştır. PDMS polimerinin gümüş nanotel ince filmlerin üzerine kaplanmasının ardından cam alttaşların yüzeyinden ayırarak gümüş nanotellerin PDMS yüzeyine aktarımı sağlanmıştır. Elde edilen gümüş nanotel gömülü şeffaf PDMS alttaşlar, hem organik hem de perovskit güneş hücrelerinde elektrot olarak kullanılmıştır. İlk olarak, hem piyasada bulunan hem de özgün polimerlerden üretilen fotoaktif katmanlara sahip, yarı şeffaf organik güneş hücreleri, gümüş nanotel/PDMS elektrotlar ile gerçekleştirilmiştir. Cam/ITO/ZnO/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/gümüş nanotel/PDMS ve Cam/ITO/ZnO/PBDB-T:ITIC/PEDOT:PSS/gümüş nanotel/PDMS mimarisindeki cihazlar ile sırasıyla %2 üzeri ve %3 üzeri güç dönüşüm verimleri AM 1.5G aydınlatma koşulları altında elde edilmiştir. İkinci olarak, bir mezogözenekli perovskit güneş hücresi gümüş nanotel/PDMS elektrotlar ve piyasada bulunan fotoaktif katmanlar kullanılarak üretilmiştir. Cam/FTO/k-TiO2/m-TiO2/Perovskit/Spiro-OMeTAD/gümüş nanotel/PDMS mimarisindeki cihazlar ile %6.5 güç dönüşüm verimi elde edilmiştir. Burada kullanılan PDMS destekli aktarım yöntemi, güneş hücrelerinin elektrotlarını oluşturmak için kullanılan buharlaştırma yöntemine basit, çözeltiye dayalı ve şeffaf bir alternatif sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Transparent and conductive electrodes are widely used in optoelectronic devices. The most prominent and commercial transparent conductive electrode is indium tin oxide (ITO). However, there is an increasing demand to replace ITO with alternative materials due to inherent drawbacks of ITO such as its cost, brittleness and scarcity of indium. Silver nanowire (Ag NW) networks are among the best candidates to replace ITO with their excellent optoelectronic and mechanical properties. Ag NW networks have already been demonstrated as electrodes in a wide range of applications such as transparent heaters, flexible displays, stretchable electronics and photovoltaic devices. However, there are still some challenges in obtaining a uniform Ag NW network on different substrates. In this thesis, a polydimethylsiloxane (PDMS) assisted transfer method was developed to overcome this problem. Ag NWs synthesized via polyol process were spray coated onto glass substrates in network form. PDMS was then casted onto Ag NW networks and peeled off following curing to transfer Ag NWs onto PDMS surface. This transparent Ag NW embedded PDMS substrates were then used as electrodes in both organic and perovskite based solar cells. First, a semi-transparent organic solar cell (OSC) with Ag NW/PDMS electrodes was demonstrated using a commercially available and a novel polymer as the photoactive layers. Power conversion efficiencies of above 2% and 3% was obtained from these cells with architectures of glass/ITO/ZnO/P3HT:PCBM/PEDOT:PSS/Ag NW/PDMS and glass/ITO/ZnO/PBDB-T:ITIC/PEDOT:PSS/Ag NW-PDMS, respectively, under AM 1.5G illumination conditions. Secondly, a mesoporous perovskite solar cell was demonstrated using Ag NW/PDMS electrodes and commercially available photoactive layers. The cells based on glass/FTO/k-TiO2/m-TiO2/Perovskite/Spiro-OMeTAD/Ag NW/PDMS architecture showed a power conversion efficiency of 6.5% under AM 1.5G illumination conditions. PDMS assisted transfer method utilized herein offers a simple, solution-based and transparent alternative to evaporation method for the formation of solar cell electrodes.
Benzer Tezler
- Functional silver nanowires
Fonksiyonel gümüş nanoteller
ECE ALPUĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
PROF. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Transparent thin film heaters based on silver nanowire networks
Gümüş nanotel ince filmler ile şeffaf ısıtıcılar
ORÇUN ERGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Applications of silver nanowire networks in opto-electronic devices
Gümüş nanotel ince filmlerin opto-elektronik cihazlardaki uygulamaları
ŞAHİN COŞKUN
Doktora
İngilizce
2018
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Optimized silver nanowire networks for transparent smart devices
Transparan akıllı cihazlar için optimize edilmiş gümüş nanotel ağları
ONURALP ÇAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
- Nanostructure enhanced photovoltaic devices
Nanoyapılar ile geliştirilmiş fotovoltaik aygıtlar
PANTEA AURANG
Doktora
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN