Ανάπτυξη Λεπτών Υμενίων και Οργανικών Φωτοβολταϊκών Διατάξεων με υγρές τεχνικές και χαρακτηρισμός της επιφανειακής τους μορφολογίας.
Creators: name: Σεϊτανίδου, Μαρία Ιορδάνη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Οργανικά Ηλεκτρονικά
Nanosciences
Nanotechnologies
Organic Electronics

description: Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε ανάπτυξη και μελέτη υμενίων νέων πολυμερικών ημιαγώγιμων υλικών και κατασκευή οργανικών φωτοβολταϊκών διατάξεων. Η μελέτη βασίστηκε στο φωτοενεργό στρώμα των οργανικών φωτοβολταϊκών διατάξεων. Σημαντική ήταν η μορφολογία του στρώματος αυτού καθώς καθορίζει την δημιουργία, την μεταφορά και την συλλογή των φορτίων από τα ηλεκτρόδια και την απόδοση των διατάξεων. Οι δότες ηλεκτρόνιων που χρησιμοποιήθηκαν ήταν ημιαγωγοί p-τύπου. Μελετήθηκαν δότες πολυκαρβαζολίων όπως το άμορφο πολυμερές PCDTBT και το κρυσταλλικό Si-PCPDTBT καθώς και μίγματα δοτών P3HT:Si-PCPDTBT για ternary συστήματα. Τέλος έγινε η μελέτη του P3HT παρασκευασμένο από την advent. Οι δότες αυτοί συνδυάστηκαν με n-τύπου ημιαγωγούς, δέκτες ηλεκτρόνιων, PC60BM και PC70BM. Για την αύξηση των αποδόσεων των φωτοβολταϊκών διατάξεων έγινε και η μελέτη της επίδρασης νανοσωματιδίων αργυρού στην λειτουργιά των OPVs. Εξεταστήκαν όλοι οι πειραματικοί παράμετροι που μπορεί να επιδρούν στην μορφολογία των συστημάτων και στην βελτίωση της λειτουργιάς και των αποδόσεων των διατάξεων. Οι παράμετροι αυτοί σχετίζονταν με την επιλογή του κατάλληλου διαλυτή, τις συγκεντρώσεις και τις αναλογίες των μιγμάτων, τις συνθήκες ανάπτυξης των υμενίων καθώς και την θερμική τους ανόπτηση. Όλα τα συμπεράσματα προήλθαν από την μελέτη των υμενίων και των οργανικών φωτοβολταϊκών διατάξεων με διαφορές τεχνικές χαρακτηρισμού. Η μικροσκοπία ατομικών δυνάμεων (AFM) μας έδωσε μια πλήρη εικόνα της μορφολογίας της επιφανείας των υμενίων. Με την τεχνική της φασματοσκοπικής ελλειψομετρίας έγινε ο έλεγχος των οπτικών ιδιοτήτων των μελετούμενων συστημάτων. Ο χαρακτηρισμός με περιθλασίμετρο ακτίνων Χ (XRD) μας έδωσε πληροφορίες για την κρυσταλλικότητα των υλικών
description: The present diploma thesis deals with the development and characterization of thin films based on new semiconducting polymers towards the fabrication of Organic Photovoltaic Devices (OPVs). This study was based on the active layer of the OPVs as its morphology defines the creation, transfer and collection of the electrical charges from the electrodes and consequently the overall efficiency of the devices. The electron donors which were used, included p-type semiconductors such as the polycarbazole donors, the amorphous polymer PCDTBT and the crystal Si-PCPDTBT as well as mixtures of the acceptors P3HT:Si-PCPDTBT for ternary systems. Finally, further studies were also conducted using a particular material: the P3HT polymer, which was fabricated by the company Advent. The electron donors were combined with the electron acceptors, the n-type semiconductors, PC60BM and PC70BM. Silver nanoparticles (AgNPs) were also fabricated and tested, in order to assess their impact on the OPVs, and to achieve higher efficiency. All the experimental parameters that affect their morphology towards the improvement of the function and the efficiency of the OPVs were examined. Particularly, the above mentioned parameters include the selection of the appropriate solvent, the polymer concentration as well as the blend proportion, the appropriate conditions for the development of the films and their thermal annealing. The coclusions of this work concerning the study of thin films and the OPVs, derived from several characterization techniques. Atomic Force Microscopy (AFM) gave us a clear image of the morphology of the films’ surface, whereas Spectroscopic Ellipsometry (SE) was used to control/ screen the optical properties of the systems. Finally, X-Ray Diffraction (XRD) characterization provided information regarding the crystallinity of the materials.