Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi

Abstract

Bu çalışmada, sol-jel yöntemi ile sentezlenen TiO2 yapısına, poliol yöntemi ile sentezlenen Ag np’ler katkılanmıştır. Elde edilen Ag katkılı TiO2 ine film yüzeyi kendiliğinden organize olan tek tabaka molekül (CT23) ile modifiye edilmiştir. Hazırlanan güneş hücresinin yapısı ITO/Ag-TiO2-CT23/P3HT:PCBM/MoO3/Ag şeklindedir. Sadece TiO2 kullanılarak yapılan güneş hücresinin akım yoğunluğu 6,76 mA/cm2 iken Ag np katkılanarak 6,89 mA/cm2 değerine ulaşılmıştır. Hem Ag np ile katkılama hem de CT23 molekülü ile modifikasyon sonucu elde edilen akım yoğunluğu ise 7,03 mA/cm2’dir. Verimlilik değerleri ise sırasıyla % 2,25, % 2,74 ve % 2,84’tür. Elde edilen sonuçlar Ag np ile katkılama ve CT23 molekülü ile modifikasyon işleminin, referans TiO2’e göre daha iyi sonuç verdiğini göstermektedir.

Özet

Organik güneş hücrelerinin performansları üzerinde yüzey modifikasyonu ve metal nanopartiküller önemli bir rol oynamaktadır. Tek tabaka kendiliğinden organize olan (self assembly monolayer, SAM) organik malzemeler ucuz ve kolay uygulanabilir olmaları nedenleriyle diğer yüzey uygulama tekniklerine alternatif bir malzemelerdir. Metal nanopartiküllerin organik güneş hücrelerinde uygulama alanlarının geliştirilmesi son yıllarda önemli bir başlık haline gelmiştir. Bu çalışmada, sol-jel yöntemi ile sentezlenen TiO2 elektrot yapısına Ag np’ler katkılanmış ve Ag-/TiO2 yüzeyi SAM molekülü ile modifiye edilerek yeni bir tür elektrot tasarlanmıştır. TiO2 elektrotlu güneş hücresinde elde edilen verimlilik değeri % 2,25 iken, bu çalışmada tasarlanan Ag-TiO2/SAM elektrot yapısından elde edilen güneş hücre verimliliği % 2,84 olarak bulunmuştur.