P3HT:PCBM tabanlı organik güneş hücrelerinin optoelektronik özelliklerinin katman kalınlıklarına bağlı incelenmesi
The investigation of dependence of optoelectronic properties of P^HT:PCBM based organic solar cells on layer thicknesses
Yazar: NAZAN ŞAĞAM
Danışman: PROF. DR. KADİR GÖKŞEN
Düzce Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al organik güneş hücrelerinin (OSC) üretimi ve optoelektronik karakterizasyon süreci üzerine yapılan araştırmanın sonuçlarını sunmaktadır. OSC'ler, 70, 110, 140, 175 ve 190 nm P3HT:PCBM aktif tabaka kalınlıklarına sahip olacak şekilde açık hava ortamında üretildi. Güneş hücrelerinin diyot özellikleri karanlıkta yapılan akım-gerilim (I-V) ölçümleri kullanılarak incelendi. Ölçümlerin sonuçları kullanılarak tüm hücreler için diyot idealite faktörleri sırasıyla 3,96; 3,89; 3,43; 3,31 ve 3,29 olarak hesaplandı. Soğurma karakteristikleri optik geçirgenlik spektroskopisi kullanılarak incelenmiş ve her numune için yasak enerji bant aralığı (Eg) sırasıyla 1,71; 1,71; 1,70; 1,69 ve 1,67 eV olarak hesaplandı. Her bir güneş hücresi için hücre parametreleri, AM 1.5 güneş radyasyonu altında akım yoğunluğu-voltaj (J-V) ölçümleri kullanılarak incelendi ve buradan elde edilen veriler kullanılarak açık devre gerilimi (Voc), kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), maksimum hücre gücü (Pmaks), dolum faktörü (FF) ve GDV gibi önemli güneş hücresi parametreleri hesaplandı. Hesaplamalar sonucu, hücrelerin % GDV değerlerinin sırasıyla 0,39; 0,53; 0,59; 0,54 ve 0,51 olduğu görüldü. Bunun yanısıra, güneş hücrelerinin FF değerinin 0,3239 ile 0,3409 arasında n düştükçe arttığı gözlendi. GDV'nin en yüksek değerinin 140 nm P3HT: PCBM kalınlığına sahip hücreye ait olan 0,59 olduğu bulunmuştur.

Abstract:
This paper presents the production and results of optoelectronic characterization process for  ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al organic solar cells (OSC). OSCs were produced in open air environment with various P3HT:PCBM active layer thicknesses of 70, 110, 140, 175 and 190 nm. The diode properties of the solar cells in the dark have been investigated by using current-voltage (I-V) measurements. Using the results of the measurements, diode ideality factors for all cells were calculated to be 3.96, 3.89, 3.43, 3.31, and 3.29, respectively. The absorption characteristics have been investigated by using transmission spectroscopy, and optical band gap energy (Eg) for each sample has been calculated to be 1,71; 1,71; 1,70; 1,69 ve 1,67 eV, respectively. The cell parameters for each solar cell were analyzed by using current density-voltage (J-V) measurements under AM 1.5 solar radiation. Some important solar cell parameters such as open circuit voltage (Voc), short circuit current density (Jsc), maximum cell power (Pmax), fill factor (FF) and power conversion efficiency (PCE) were calculated by using the data obtained from the measurements. As a result of the calculations, % PCE values of the cells were found to be 0.39; 0.53; 0.59; 0.54 and 0.51, respectively. It was observed that fill factor (FF) value of the solar cells increase between 0,3239 and 0,3409 with decreasing n value. The highest value of PCE was found to be 0,59, which belongs to the cell having 140 nm P3HT:PCBM thickness.