Χημική Σύνθεση Νανοσωματιδίων Αργύρου και Βελτίωση της Απόδοσης Οργανικών Φωτοβολταϊκών Διατάξεων με την Ενσωμάτωση Πλασμονικών Νανοδομών στο Στρώμα Διέλευσης Οπών
Creators: name: Χατζηγεωργίου, Ευανθία Ξενοφώντα
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Οργανικά Φωτοβολταϊκά
Πλασμονικά Νανοσωματίδια
Νανοτεχνολογία
Λεπτά Υμένια
Organic Solar Cells
Silver Nanoparticles
Localized Surface Plasmon Resonance
Thin Films

description: Η παρούσα διπλωματική εργασία έγινε στα πλαίσια του Διατμηματικού Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης “Νανοεπιστήμες και Νανοτεχνολογίες”. Βασίζεται στη Φυσική των υλικών στη νανοκλίμακα και είχε σκοπό τη βελτίωση των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών οργανικών ηλιακών κυψελών με εκμετάλλευση των πλασμονικών ιδιοτήτων των νανοσωματιδίων ευγενών μετάλλων. Σε πρώτη φάση, πραγματεύεται με τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων χημικής σύνθεσης νανοσωματιδίων αργύρου ώστε να προκύψουν κατάλληλες νανοδομές για ενσωμάτωση στο πολυμερικό στρώμα διέλευσης οπών (HTL) των οργανικών φωτοβολταϊκών διατάξεων (PEDOT:PSS) και τις ωφελήσουν με τον Τοπικό Επιφανειακό Συντονισμό Πλασμονίων (LSPR). Οι οπτικές ιδιότητες και η κατανομή μεγεθών των νανοσωματιδίων αργύρου ελέγχονται με τεχνικές φασματοσκοπίας και μικροσκοπίας. Σε δεύτερη φάση, δοκιμάζονται εκτός από τα εργαστηριακά συντιθέμενα νανοσωματίδια, εμπορικά διαθέσιμα κολλοειδή διαλύματα νανοσωματιδίων αργύρου και χρυσού, γνωστής κατανομής μεγεθών, καθώς και νανοσωματίδια αργύρου που σχηματίστηκαν με τη φωτοαποδόμηση αργύρου με δέσμη laser. Όλες οι προσεγγίσεις γίνονται σε φωτοβολταϊκές διατάξεις εργαστηριακής κλίμακας, κανονικής και ανεστραμμένης δομής, χρησιμοποιώντας πάντα στο φωτοενεργό στρώμα τους εξής ημιαγωγούς: το οργανικό πολυμερές / δότη ηλεκτρονίων P3HT (Poly(3-hexylthiophene)) και το φουλλερενικό παράγωγο / δέκτη ηλεκτρονίων PC60BM ([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester). Στο τέλος, τα νανοσωματίδια που δίνουν την υψηλότερη βελτίωση ενσωματώνονται σε εκτυπωμένη εύκαμπτη φωτοβολταϊκή διάταξη της οποίας η δομή έχει την προοπτική να μεταφερθεί σε μεγαλύτερης κλίμακας οργανικά φωτοβολταϊκά.
description: This thesis is a study carried out as part of the Postgraduate Program of the Aristotle University of Thessaloniki “Nanosciences and Nanotechnologies”. It is based on materials physics at the nanoscale and was intended to improve the electrical characteristics of organic solar cells by exploitation of the plasmon properties of noble metal nanoparticles. Initially, it deals with the optimization of the chemical synthesis parameters of silver nanoparticles in order to occur nanostructures suitable for incorporation into the polymeric hole transport layer (HTL) of organic photovoltaic devices (PEDOT:PSS) and on benefit with local surface plasmon resonance (LSPR). The optical properties and size distribution of the silver nanoparticles are checked via spectroscopy and microscopy techniques. In the second stage, we tested commercially available colloidal solutions of silver and gold nanoparticles of known size distribution, and silver nanoparticles formed by laser ablation, except apart from the laboratory synthesized nanoparticles. All approaches are performed in lab scale photovoltaic devices of normal and inverted structure, always using the photoactive layer of the following semiconductors: the organic polymer / electron donor P3HT (Poly(3-hexylthiophene)) and the fullerene derivative PC60BM ([6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester). Finally, the nanoparticles that offer the highest enhancement are incorporated in a printed flexible photovoltaic device, the structure of which has the potential to be transferred to larger scale organic photovoltaics.
description: Plasmonic architectures for solar energy Harvesting (Plasmon-harvest) ARISTEIA II Project No 3049 Project Coordinator: Prof. S. Logothetidis www.plasmon-harvest.gr. Στα πλαίσια του προγράμματος ΕΛΚΕ (Επιτροπή Ερευνών)