Ανάπτυξη Πλήρως Εκτυπωμένων Φωτοβολταϊκών Διατάξεων σε μεγάλη κλίμακα με δομή Περοβσκίτη και μελέτη της σταθερότητάς τους
Creators: name: Σταυράκη, Χρυσή Πασχάλη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Περοβσκίτες
Φωτοβολταϊκά
Σταθερότητα
Perovskites
Photovoltaics
Stability

description: Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Νανοτεχνολογίας LTFN του Τμήματος Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης στο πλαίσιο του Διεπιστημονικού Μεταπτυχιακού Προγράμματος Σπουδών "Νανοεπιστήμες &amp; Νανοτεχνολογίες". Αντικείμενο της Διπλωματικής Εργασίας είναι η Ανάπτυξη Πλήρως Εκτυπωμένων Φωτοβολταϊκών Διατάξεων σε μεγάλη κλίμακα με δομή Περοβσκίτη και μελέτη της σταθερότητας. Πιο συγκεκριμένα, διερευνά την ανάπτυξη πλήρως εκτυπωμένων φωτοβολταϊκών περοβσκίτη (Perovskite Photovoltaics – PPVs), σε μεγάλη κλίμακα, με ιδιαίτερη έμφαση στον περοβσκίτη MAPbI3. Η έρευνα περιλαμβάνει την κατασκευή διατάξεων PPV που βασίζονται στην αρχιτεκτονική PET/IMI/PEDOT:PSS/MAPbI3/PC60BM/ AgNWs. Η μελέτη αντιμετωπίζει δύο κύριες προκλήσεις που συναντώνται στην υλοποίηση πλήρως εκτυπωμένων Ηλιακών Μονάδων Περοβσκίτη (Perovskite Solar Module – PSM) : τη μετάβαση από τη χημική εγχάραξη στην εγχάραξη με laser και τη βελτιστοποίηση των συνθηκών εκτύπωσης για τις νανοϊνες Αργύρου (AgNWs) που αποτελούν το ηλεκτρόδιο καθόδου της διάταξης μας. Η εγχάραξη με δέσμη ultra-fast laser αναδείχθηκε ως μια απαραίτητη τεχνική για την παραγωγή μεγάλης κλίμακας λόγω της συμβατότητάς της με τις διαδικασίες κατασκευής Roll-to-Roll (R2R). Επιπλέον, η εκτύπωση του ηλεκτροδίου καθόδου αποδείχθηκε απαραίτητη για την επίτευξη πλήρως εκτυπωμένων φωτοβολταϊκών διατάξεων. Η Διπλωματική Εργασία διερευνά επίσης τη σταθερότητα τόσο των μεμονωμένων φωτοβολταϊκών κελιών περοβσκίτη (Perovskite Solar Cells-PSC) όσο και των φωτοβολταϊκών μονάδων περοβσκίτη PSM. Για την αξιολόγηση της σταθερότητας χρησιμοποιήθηκαν τα πρωτόκολλα της Διεθνούς Συνόδου Κορυφής για τη σταθερότητα των οργανικών φωτοβολταϊκών (ISOS), και συγκεκριμένα των πρωτοκόλλων ISOS-L1, ISOS-L2, ISOS-D1, ISOS-D2 και ISOS-D3. Αυτές οι τυποποιημένες διαδικασίες δοκιμών επιτρέπουν τη συστηματική αξιολόγηση της μακροπρόθεσμης σταθερότητας και ανθεκτικότητας των φωτοβολταϊκών διατάξεων υπό διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες. Με την επιτυχή κατασκευή πλήρως εκτυπωμένων PSM καθώς και με την αξιολόγηση της σταθερότητας με τη χρήση των πρωτοκόλλων ISOS, η παρούσα έρευνα συμβάλλει στην πρόοδο της τεχνολογίας των πλήρως εκτυπωμένων PPV, ανοίγοντας το δρόμο για την εμπορική αξιοποίηση και την ευρεία υιοθέτησή τους για παραγωγή καθαρής και πράσινης ενέργειας.
description: This Diploma Thesis was prepared at the Nanotechnology Laboratory LTFN of the Physics Department of Aristotle University of Thessaloniki within the framework of the Interdisciplinary Postgraduate Course “Nanosciences &amp; Nanotechnologies”. The subject matter of the Thesis was the development of Large Scale Fully Printed Perovskite Solar Modules (PSMs). This master thesis investigates the development of fully printed photovoltaic devices on large scale utilizing a Perovskite structure, with a specific focus on MAPbI3 perovskite. The research encompasses the fabrication of perovskite photovoltaic (PPV) devices based on the PET/IMI/PEDOT:PSS/MAPbI3/PC60BM/AgNWs architecture. The study addresses two primary challenges encountered in realizing fully printed PSM: transitioning from chemical etching to laser scribing and optimizing printing conditions for silver nanowires (AgNWs). Laser etching emerged as a crucial technique for large-scale production due to its compatibility with Roll-to-Roll (R2R) manufacturing processes. Additionally, the printing of the cathode electrode proved essential for achieving fully printed PV devices. The thesis also explores the stability of both individual perovskite solar cells (PSC) and perovskite solar modules (PSM). To assess stability, the International Summit on Organic Photovoltaic Stability (ISOS) protocols, including ISOS-L1, ISOS-L2, ISOS-D1, ISOS-D2, and ISOS-D3, were employed. These standardized testing procedures enable systematic evaluation of long-term stability and durability under various environmental conditions. By integrating fabrication advancements with stability assessments using ISOS protocols, this research contributes to the advancement of fully printed PPV technology, paving the way for its commercialization and widespread adoption for generation of Clean and Green Energy.