مطالعه نیمرساناهای آلی و فولرین (c60) به منظور استفاده از آنها در سلولهای خورشیدی

امروزه بیشتر از هفتاد درصد انرژی مصرفی جهان، از سوخت های فسیلی تأمین می شود. این سوخت ها نه تنها باعث تولید مقادیر زیادی از آلودگی می شوند، بلکه تا 50 سال آینده نیز به اتمام خواهند رسید. بنابراین ما به گسترش منابع انرژی تجدید پذیر، از قبیل انرژی خورشید، نیازمندیم. انرژی خورشیدی یکی از کاندید های انرژی پایدار و پاک می باشد. سلول های خورشیدی قطعات نیمرسانایی هستند که مستقیماً انرژی تابشی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. در حال حاضر، سلول های خورشیدی معدنی به صورت صنعتی و با بازدهی بالا تولید می گردند، اما هزینه تولید آن ها بسیار بالاست. بنابراین در دو دهه اخیر انواع جدید مواد از قبیل نیمرساناهای آلی توجه بسیاری را به خود جلب کرده اند. هزینه تولید پایین، انعطاف پذیری، وزن پایین و امکان ساخت در مساحت بزرگ از جمله مزایای سلولهای خورشیدی آلی می باشد. از اینرو ما در این تحقیق، فیزیک و خواص نیمرساناهای آلی را به منظور استفاده در سلول های خورشیدی مورد مطالعه قرار داده ایم. در این پایان نامه چند نمونه سلول خورشیدی آلی دولایه ای متشکل از فتالوسیانین مس (cupc)، به عنوان پذیرنده حفره، و فولرین (c60)، به عنوان پذیرنده الکترون، با ساختار های ناهمگون ito/cupc(20nm)/c60(40nm)/al(80nm) و ito/cupc(20nm)/c60(40nm)/bcp(8nm)/al(80nm) با استفاده از روش تبخیر حرارتی در خلاء بالا، ساخته شدند. نمودار های جریان- ولتاژ سلول ها با استفاده از شبیه ساز خورشیدی تحت تابش استاندارد am1.5 اندازه گیری شد. با استفاده از bcp به عنوان یک لایه سد کننده اکسیتون (ebl) در فصل مشترک ماده آلی/ فلز، چگالی جریان مدار کوتاه سلول افزایش و در نتیجه عملکرد سلول بهبود یافت. در نهایت، طیف جذب لایه های نازک به کار رفته در سلول ها و همچنین طیف جذب خود سلول اندازه گیری شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. مشاهده کردیم که در سیستم های دو لایه ای cupc/c60 ، در تمام محدوده طیف مرئی، cupc و c60 دارای طیف های جذب مکمل می باشند. همچنین دریافتیم که با افزایش ضخامت لایه و خلوص ماده، مقدار جذب افزایش می یابد. با استفاده از پراش پرتوی x ، ساختار لایه ها مورد بررسی قرار گرفت.