Πλήρως εκτυπωμένες φωτοβολταϊκές διατάξεις με το φωτοενεργό σύστημα PBDB-T:ITIC
Creators: name: Κυρούδης, Ζήσης Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Φωτοενεργό σύστημα PBDB-T:ITIC
Eύκαμπτο υπόστρωμα
Συστήματα R2R
Photoactive system PBDB-T:ITIC
Flexible substrate
R2R systems

description: Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε η ανάπτυξη και ο χαρακτηρισμός υμενίων PBDB-T:ITIC, ενός μη φουλλερένιου συστήματος, καθώς και η κατασκευή εύκαμπτων φωτοβολταϊκών διατάξεων με τη χρήση του φωτοενεργού υμενίου PBDB-T:ITIC. Η τεχνική η οποία χρησιμοποιήθηκε ήταν το slot-die coating, τεχνική συμβατή με Roll-to-Roll συστήματα. Συγκεκριμένα, έγινε βελτιστοποίηση του φωτοενεργού υμενίου μέσα από μία σειρά πειραμάτων πάχους και θερμοκρασίας. Ο σκοπός της εργασίας ήταν η μελλοντική παραγωγή φωτοβολταϊκών σε μεγάλη κλίμακα καθώς τα μη-φουλλερένια υλικά αποτελούν έναν ραγδαίο αναπτυσσόμενο παράγοντα. Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στην ιστορία των φωτοβολταϊκών αλλά και στο φωτοβολταϊκό φαίνόμενο και αναφέρονται τα κύρια χαρακτηριστικά των φωτοβολταϊκών κελιών. Συνεχίζοντας στο δεύτερο κεφάλαιο ιδιαίτερη σημασία δίνεται στους ημιαγωγούς και τα πολυμερή, ενώ ταυτόχρονα παρουσιάζονται ορισμενες πληροφορίες για τα υλικά που θα χρησιμοποιηθούν. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά και ανάλυση των αρχών λειτουργίας των τεχνικών ανάπτυξης και χαρακτηρισμού που χρησιμοποιήθηκαν. Το επόμενο κεφάλαιο προσφέρει πληροφορίες σχετικά με τις πειραματικές συνθήκες διεξαγωγής των πειραμάτων. Ειδικότερα, παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική της διάταξης που κατασκευάστηκε, τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν και η κατασκευή του φωτοενεργού διαλύματος PBDB-T:ITIC. Επιπλέον, αναφέρεται ο τρόπος με τον οποίον πραγματοποιήθηκαν οι ελεγχόμενες συνθήκες εκτύπωσης όπως επίσης γίνεται και μία αναλυτική περιγραφή κατασκευής των φωτοβολταϊκών. Το πέμπτο κεφάλαιο αποτελεί την ανάλυση των αποτελεσμάτων. Αναλύεται η βελτιστοποίηση του φωτοενεργού υμενίου και παρουσιάζεται η διαδοχή των πειραμάτων η οποία επίφερε το τελικό αποτέλεσμα. Μελετάται η επίδραση ελεγχόμενων συνθηκών εκτύπωσης του υμενίου, ενώ ακολουθεί η βελτιστοποίηση του πάχους του. Επιπλέον ελέγχθηκε η θερμοκρασία τόσο κατά την εκτύπωση πάνω στο τύμπανο του Mini Roll Coater αλλά και της επόμενης διεργασίας, της θερμικής ανόπτησης. Τέλος, μία σύντομη ανασκόπηση των παραγόντων που εξετάστηκαν παρουσιάζει εν συντομία τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που προέκυψαν. Ολοκληρώνοντας προτείνονται μελλοντικά βήματα για την περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης
description: In the limits of the present diploma thesis, the fabrication and characterization of PBDB-T:ITIC were carried out, a non-fullerene system, as well as the fabrication of flexible photovoltaic solar cells with the use of the PBDB-T:ITIC photoactive layer. The slot-die coating technique was used, a technique compatible with Roll-to-Roll systems. Specifically, the optimization of the photoactive layer took place through a variety of thickness and temperature experiments. The goal of this thesis was the upscaling and large area production of non-fullerene materials, an exponentially expanding field. At chapter 1 an introduction at the history of photovoltaics and the photovoltaic phenomenon is presented and the main characteristics of the solar cells are mentioned. On that note chapter 2 focuses on the semiconductors and polymers, while at the same time information regarding the materials which will be used are provided. The next chapter refers to the deposition and characterization techniques, which are used and their principles. The fourth chapter describes the experimental conditions. The architecture of the solar cell, the materials that have been used and the detailed preparation of the photoactive solution are presented. Moreover, the way that controlled conditions had been achieved as well the analytical procedure of fabrication of non-fullerene organic solar cells are reported. The results of the experiments are presented at the fifth chapter. Firstly, the effect of nitrogen during the coating of the active layer was investigated, while the next step was the optimization of thickness. Furthermore, the effect of substrate temperature and the thermal annealing temperature on the morphology and crystallinity of the PBDB-T:ITIC film were studied. In the last chapter, a brief review of the examined parameters, the results and the conclusion that have been obtained are presented. At last, future steps are discussed for the further optimization of the solar cells efficiency