Muhtelif metal katkılı ve katkısız ZnO yapıların elektrokimyasal kaplama ile üretimi ve bu yapıların organik güneş hücrelerinde kullanımı
The production of pure and various doped ZnO structures by the electrochemical deposition technique and the use of these structures in organic solar cells
Yazar: NAGİHAN UYANIK KÖSE
Danışman: PROF. DR. SAİT EREN SAN
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Fiziksel olarak esnek, büyük alanlara uygulanabilen ve düşük maliyetli güneş hücresi üretmek için konjuge polimerler kullanılması yaygın olarak çalışılmaktadır. Polimerlerin avantajı, film yapımında polimer çözeltiler kullanılması sebebiyle hızlı ve düşük maliyete sahip olmasıdır. Sadece konjuge polimerlerden oluşmuş fotovoltaik bir cihaz, aktif materyal olarak oldukça düşük elektron mobilitesi gösterir ve bu da sınırlı bir performansa neden olur. Hibrit güneş hücreleri bu sorunu ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir. N-tipi polimerler başta olmak üzere konjuge polimer ve metal oksit tabanlı hibrit güneş hücrelerinin avantajlarından biri organik alıcı materyalin yüksek elektron mobilitesidir. Büyük eksiton bağlanma enerjisine, geniş bant aralığına, termal ve kimyasal kararlılığa sahip aynı zamanda çevre dostu bir malzeme olan Çinko Oksit (ZnO) organik:inorganik güneş hücrelerinde elektron alıcı materyal (n-tipi) olarak kullanılmaktadır.
Bu çalışmada ZnO ince filmler, ters tip güneş hücrelerine uygun olarak ITO altlık üzerine üç elektrotlu elektrokimyasal kaplama yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. En uygun aktif katman (P3HT:PCBM) oranları ve elektrokimyasal kaplama süreleri belirlendikten sonra, ZnO muhtelif metallerle (Cu ve Mn) katkılanmıştır. Bakır katkısı hücre veriminde olumsuz etki yaratırken, Mangan katkısı katkısız ZnO'ya göre yüksek verim sağlamıştır.

Abstract:
Conjugated  polymers are commonly used for the production of solar cells that physically flexible and widely implementable with low costs. The advantage of the polymers is that while producing layers, using polymer solutions reduces the cost and increases the speed. A photovoltaic device that has only been formed by conjugated polymers shows a very low electron mobility as an active material, and that causes a limited performance . Hybrid solar cells have been developed in order to deal with this matter. One advantage of the hybrid solar battery cells which based on conjugated polimers -starting with the n-type polimers-  and metal oxides is that the organic acceptor material has a high electron mobility. The Zinc Oxide (ZnO) is used as electron acceptor material (n-type) in organic:inorganic solar cells for having a high exciton bonding energy, a wide bandwidth, thermal and chemical stability and being environment friendly as well.
In this study, thin films have been coated by the method of electrochemical deposition with three electrodes on ITO substrate which is appropriate for inverted solar cells. After determining the optimal active layer (P3HT:PCBM) rates and electrochemical deposition periods, ZnO has been doped with various metals (Cu & Mn).While cupper doping has negative effect on cell performance, manganese doping is more efficient than pure ZnO.