Geri Dön

Ternary organic solar cell applications of benzodithiophene-based polymers

Benzoditiyofen bazli polimerlerin üçlü karişim güneş hücresi uygulamalari

  1. Tez No: 954841
  2. Yazar: PELİN ORAL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE, PROF. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 123

Özet

Organik güneş hücreleri, hafiflik, esneklik ve düşük maliyetli üretim süreçleri gibi çeşitli avantajları sayesinde umut vadeden bir fotovoltaik teknoloji olarak öne çıkmaktadır. Aktif tabakaya üçüncü bir bileşenin dahil edildiği üçlü (ternary) strateji ise; ışık soğurma aralığının genişletilmesi, ilave enerji ve yük transfer yollarının oluşturulması ve aktif tabaka morfolojisinin optimize edilmesi yoluyla cihaz performansını artırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, flor ve klor atomlarıyla halojene edilmiş BDT donör üniteleri, tiyofen π-köprüsü ve BO akseptör ünitesi içeren iki D-π-A tipi konjuge donör polimer tasarlanmış, sentezlenmiş ve bunların üçlü güneş hücresi uygulamaları araştırılmıştır. BDTOX-Cl ve BDTOX-F polimerlerinin optik ve elektrokimyasal özellikleri Ultraviyole-Görünür bölge spektroskopisi, fotolüminesans spektroskopisi ve döngüsel voltametri ölçümleri ile detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, halojenasyonun fotovoltaik performans üzerindeki etkisi hem ikili hem de üçlü cihazlar üretilerek değerlendirilmiştir.En yüksek fotovoltaik performansa ulaşmak amacıyla çeşitli aygıt mimarileri test edilmiş ve aktif tabaka, aktif katman konsantrasyonu, kaplama hızı ve tavlama süresi gibi parametreler optimize edilmiştir. Üçlü cihazlarda ise uygun üçüncü bileşenin seçimi ve donör-akseptör malzemelerinin kütlece oranlarının ayarlanması yoluyla cihaz performansı iyileştirilmiştir. Organik güneş hücrelerinin karakterizasyonları, güneş simülatörü altında Keithley kaynak-ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. En yüksek fotovoltaik performans ITO/PEDOT:PSS/BDTOX-Cl:D18:Y6/PDINN/Ag mimarisiyle üretilen cihazdan elde edilmiş olup, bu cihaz %12,82 güç dönüşüm verimliliği (PCE), 22,37 mA/cm² kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), 0,85 V açık devre gerilimi (Voc) ve %67,43 dolum faktörü (FF) değerlerini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Organic solar cells are becoming a promising photovoltaic technology, offering advantages such as lightweight, flexible devices and cost-effective fabrication processes. The ternary strategy, which introduces a third component into the active layer, has been extensively applied to enhance photovoltaic performance by broadening light absorption, generating additional energy and charge transfer pathways and optimizing the morphology of the active layer. In this work, two D-π-A type conjugated donor polymers containing fluorinated and chlorinated BDT donor units, a thiophene π-bridge, and a BO acceptor unit designed, synthesized and their ternary solar cell applications were studied. The optical and electrochemical properties of the BDTOX-Cl and BDTOX-F polymers were investigated through UV-Visible spectroscopy, photoluminescence spectroscopy and cyclic voltammetry measurements. Moreover, halogenation approach on photovoltaic performance was investigated by fabricating binary and ternary devices. To achieve best photovoltaic performance, various device architectures were studied and the active layer was optimized by adjusting parameters such as active layer concentration, coating speed and annealing duration. Furthermore, for ternary devices, the photovoltaic performance was enhanced by selecting appropriate third components and varying the weight ratios of the donor and acceptor materials. Characterizations of organic solar cells were conducted under solar simulator with Keithley sourcemeter.The best photovoltaic performance obtained from device with ITO/PEDOT:PSS/BDTOX-Cl:D18:Y6/PDINN/Ag architecture and it exhibits power conversion efficiency of (PCE) of 12.82 %, short circuit current density (Jsc) of 22.37 mA/cm2 , open circuit voltage (Voc) of 0.85 V and fill factor (FF) of 67.43%.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    474960

    Polymer light emitting diodes and organic solar cells towards ITO free devices and high efficiency devices using electrochemically synthesized polymers

    Polimer ışık yayan diyotlar, elektrokimyasal yöntemlerle üretilen polimerler kullanılarak üretilen yüksek verimli cihazlar ve ITO içermeyen cihazlar

    GÖNÜL HIZALAN ÖZSOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE

  2. Tez No

    656612

    RSM optimizasyonu ile çörekotu (Nigella Sativa L.) atık biyokütlesi-esaslı üretilen aktif karbon kullanılarak uçucu organik bileşiklerin giderilmesi ve fotovoltaik uygulamalarının incelenmesi

    Examination of volatile organic compounds removal and photovoltaic applications using activated carbon derived from black cumin (Nigella Sativa L.) waste biomass through RSM optimization

    EBRU BATUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya MühendisliğiSiirt Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNAN KUTLUAY

  3. Tez No

    485293

    Elektronik baskı uygulamalarına yönelik alaşım ve metalik nano partiküllerin üretimi

    Alloy and metallic nanoparticle production for printed electronics

    ŞERZAT SAFALTIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN

  4. Tez No

    421103

    Synthesis of copper zinc tin sulfide CZT(S,Se) with solution based method and formation and characterization of CZT(S,Se) thin films for photovoltaic application

    Solüsyon yöntemiyle CZTS sentezi ve fotovoltaik devreler için CZTS ince film oluşturma ve film özelliklerini inceleme

    RIDVAN ERĞUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF ÜLKÜ ARICI

  5. Tez No

    472834

    Experimental phase studies in the BaO-CeO2-Gd2O3 system

    BaO-CeO2-Gd2O3 sisteminde deneysel faz çalışmaları

    ÇAĞRI ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK

Geri Dön