ساخت یک نمونه سلول خورشیدی نانو ساختار آلی و بررسی مشخصه-های فوتوولتائیکی آن

در این پروژه، به ساخت و بررسی خصوصیات فتوولتائیکی سلول های خورشیدی پلیمری لایه نازک متشکل از پلیمر های پلی تری متیل تیوفن و پلی پیرول پرداخته شده است. سه نوع سلول متفاوت پلیمری: تک لایه پلیمری، تک لایه ترکیبی (کو پلیمری) و دو لایه پلیمری ساخته شد. بازدهی سلول تک لایه ترکیبی نسبت به دو سلول دیگر بیشتر بدست آمد که به نظر می رسد به دلیل کوپلیمریزاسیون و کوچک شدن گاف انرژی و افزایش جریانisc می باشد. به عبارت دیگر، استفاده از سیستم ترکیبی سطح مقطع پذیرنده و دهنده را افزایش داده که احتمال جداسازی اکسایتون نیز به دنبال آن افزایش می یابد. بنابراین نتایج تجربی با بازدهی مورد انتظار از سلول های دو لایه و تک لایه ترکیبی سازگار است. سلول های خورشیدی ساخته شده اثر فتوولتائیکی مشخصی از خود بروز دادند و ولتاژ مدار باز سلول با گاف انرژی پلیمر مورد نظر تطابق خوبی را نشان داد. از منحنی های i-v ، مشخصه های فتوولتائیکی همچون عامل انباشت، جریان مدار کوتاه، ولتاژ مدار باز، بازدهی، جریان و ولتاژ بهینه استخراج شدند. گاف انرژی پلیمر تک لایه و کوپلیمر با استفاده از طیف سنجی uvطبق نظریه جذب اپتیکی اندازه گیری شد. مشاهده شد گاف اپتیکی کوپلیمر از پلیمر کمتر است. با استفاده از دستگاه آنالیز الکتروشیمییایی با روش سیلیک ولتامتری نمودار cv برای پلیمر و کوپلیمر بدست آمد. با استفاده از نمودارهایcv، گاف شیمییایی این پلیمرها اندازه گیری شد. اختلاف بین گاف اپتیکی و گاف شیمیایی به دلیل متفاوت بودن مقدار آنیو ن ها و الائیدن آنها، در فیلم پلیمری برای جذب uv ودر محلول الکترولیت برای نمودارcv می باشد. برای پلیمرها، نمودارهای cv برای بدست آوردن ترازهای انرژی هومو و لومو اندازه گیری شد. علاوه بر این، محلول الکترولیت با الکترودهای کار متفاوت ito au وal برای اندازه گیری گاف انرژی آزمایش شد. نتایج حاکی از آن است که تابع کار فلز بر روی گاف انرژی شیمیایی پلیمر تاثیر چندانی ندارد. شبیه سازی چند سلول خورشیدی آلی، با استفاده از اپتیک لایه نازک انجام شد. با استفاده از ماتریسهای انتقال و بازتاب، میدان الکتریکی در لایه های سلول به صورت تابعی از ضخامت و ثابت-های اپتیکی لایه ها بدست آمد. پروفایل جذب اپتیکی در راستای عمق سلول برای لایه های فعال و الکترودها بدست آمد و نقاط بیشینه و کمینه ی جذب مشخص و ضخامت بهینه لایه های سلول با در نظر گرفتن جذب بیشینه ارائه شد.