Polimer-fullerene bulk heterojunction günes hücrelerinin tasarımı ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, polimer-fullerene bulk heterojunction organik güneş hücrelerinin tasarımı ve karakterizasyonu deneysel olarak çalışılmıştır. Deneylerde, ITO veya yüksek iletken PEDOT:PSS kaplı camlar anot olarak, [60]PCBM veya [70]PCBM ile P3HT aktif tabaka maddeleri olarak ve iletken PEDOT:PSS de boşluk iletici tabaka olarak kullanılmıştır. Cihazlarda katot olarak, Al, Woods metali ve Ga-In ötektik maddeleri test edilmiştir. İletken ve yüksek iletken PEDOT:PSS ile P3HT:PCBM karışımı dönel kaplama (spin coating) ile uygulanmıştır. Al kaplaması termal buharlaştırma cihazı ile yapılmıştır. Bunun yanısıra, Woods metali eritildikten sonra, Ga-In ötektik de doğrudan aktif tabaka üzerine uygulanmıştır. Üretilen cihazların elektriksel karakterizasyonu Keithley 2400 ve 2612A güç kaynakları ve 100 W halojen lamba ile yapılmıştır. Halojen lambanın ışık yoğunluğu, MP-100 Apogee Instruments Pironometre ile ölçülmüş ve 1000 W/m2?de sabitlenmiştir. Al katot yapısında, uygun diyot özelliği gösteren iki adet çalışan cihaz kaydedilmiştir. Aynı şekilde, Ga-In ötektik katot yapısında da iki adet çalışan cihaz kaydedilmiş fakat Woods metal katot yapısında hiçbir cihaz başarılı bir performans göstermemiştir. En iyi değerler, Ga-In ötektik katot yapısındaki bir cihazda elde edilmiş, 0.03 cm2 aktif alan üzerinde 0.14 % güç dönüşüm verimi, 470 mV açık devre voltajı, 1.09 mA/cm2 kısa devre akım yoğunluğu ve 27 % doluluk faktörü ölçülmüştür. Bu değerler, genel olarak literatürde belirtilen değerlerden daha düşüktür ve bunun muhtemelen atmosferik koşullarda oksijen ile yüksek derecede bozunmadan kaynaklandığı düşünülmektedir. Buna ilave olarak Al kaplamada yaşanan güçlükler nedeniyle bu maddeyi içeren cihazların verimi daha düşük çıkmıştır.