Giyilebilir fotovoltaik tekstil geliştirilmesi ve elektro optik analizi
Development of wearable photovoltaic textile and electro optical analysis
Yazar: BUKET TURAK TACER
Danışman: PROF. DR. REŞAT SELBAŞ ; PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Enerji = Energy ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Güneş pilleri = Solar cells ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Bu tez çalışmasında, organik güneş pili materyallerinin esnek yapılara ve tekstillere uygulanması ile fotovoltaik etki gösteren tekstil yapıları elde edilmiştir. Esnek yapı olarak ITO kaplı PET, PET ve tekstil/PET taşıyıcı tabakaları kullanılmıştır. Elde edilen esnek yapıların fotovoltaik özellikleri, standart olarak kullanılan FTO kaplı cam ve cam gibi rijit tabakalarla elde edilen güneş pilleri ile karşılaştırılmıştır. Uyarlanacak güneş pillerinde alt elektrot olarak kullanılacak olan AgNW (gümüş nanotel)/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapılarının optimizasyonu yapılarak, direnç, optik geçirgenlik ve yüzey pürüzlülüğü değerlerine göre en uygun olan yapı seçilmiştir. Boşluk transfer tabakası olarak PEDOT:PSS Al 4083, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM ve PTB7:PC71BM karışımları ve üst elektrot olarak ise Al (100 nm) kullanılmıştır. Aydınlatma işlemi elde edilen tüm güneş pillerinde taşıyıcı tabaka tarafından yapılmış olup, tekstil materyali olarak gözenekli yapıya sahip polyester esaslı tül kumaş kullanılmıştır. Elde edilen tüm piller içerisinde, cam taşıyıcı tabakaya sahip, AgNW/PEDOT:PSS PH 1000 hibrit yapısının spin kaplama ile alt elektrot olarak kullanıldığı, fotoaktif tabaka olarak P3HT:PCBM karışımının kaplandığı pillerde %0.101 verim değeriyle en yüksek verimlilik elde edilmiştir. Esnek PET taşıyıcı tabakaya sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0092 olarak elde edilirken, kumaş/PET taşıyıcı tabakasına sahip, fotoaktif tabaka olarak PTB7:PC71BM karışımının kullanıldığı pillerde en yüksek verimlilik %0.0015 bulunmuştur. Fotovoltaik yapılar ve elde edilecek alt elektrot değerlendirilirken UV-Vis soğurma spektrumları, AFM ve SEM mikroskopi teknikleri ile alınan görüntüler, akım-gerilim (I-V) ölçümleri gerçekleştirilerek, grafik ve değerlerle gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis, textile structures with photovoltaic effect are obtained by applying organic solar cell materials to flexible structures and textiles. ITO coated PET, PET and textile/PET carrier layers are used as flexible structure. The photovoltaic properties of the obtained flexible structures are compared with the solar cells obtained with rigid layers such as FTO coated glass and glass used as standard. AgNW (silver nanowire) /PEDOT:PSS PH 1000 hybrid structures, which will be used as the bottom electrode in the solar cells, are optimized and the most suitable structure was selected according to the resistance, optical transmittance and surface roughness values. PEDOT:PSS Al 4083 is used as the hole transport layer, P3HT:PCBM and PTB7:PC71BM mixtures are used as the photoactive layer, and Al (100 nm) was used as the top electrode. The illumination process is made from carrier layer side in all the obtained solar cells also, polyester-based tulle fabric with a porous structure is used as the textile material. Among all the obtained solar cells, the highest efficiency was obtained with a yield value of 0.101% in the solar cells with a glass carrier layer, AgNW/PEDOT:PSS PH 1000 hybrid structure used as the bottom electrode with spin coating, and P3HT:PCBM mixture coated as the photoactive layer. While the highest efficiency is obtained as 0.0092% in the solar cells with a flexible PET carrier layer and the PTB7:PC71BM mixture is used as the photoactive layer, the highest efficiency is found as 0.0015% in the solar cells with the fabric/PET carrier layer and the PTB7:PC71BM mixture is used as the photoactive layer. While evaluating the photovoltaic structures and the obtained bottom electrodes, UV-Vis absorption spectra, the images taken by AFM and SEM microscopy techniques, current-voltage (I-V) measurements are performed and shown with graphics and values.