Farklı P-tipi yarıiletkenlerin tek kristallerinin büyütülmesi, karakterizasyonu ve organik güneş pillerinde performans üzerine etkisinin incelenmesi

Yapısal tasarım, organik yarıiletken elektroniğin elektriksel özelliklerini iyileştirmek için anahtar parametredir. Düzenli organik kristalin büyütülmesi, alan etkili transistörler veya güneş pilleri gibi gelişmiş organik cihazlar için daha fazla yük taşıyıcı hareketliliği ve daha uzun eksiton difüzyon uzunluğu elde etmenin anahtarıdır. İnce filmlere kıyasla, organik tek kristaller daha düzenlidir. Bu çalışma yenilenebilir enerji alanında ön plana çıkan konulardan biri olan güneş enerjisinde yeni yöntemler arasına giren, organik yarıiletkenlerin tek kristallerin büyütülmesi ve ikili tabaka güneş pillerinde uygulamalarının incelendiği araştırmaları içermektedir. Çalışmada organik malzemelerin tek kristal olarak büyütülmesi, güneş piline uygulanması, karakterizasyonu ve verimlilikleri üzerinde durulmuştur. Farklı inert gaz akış hızı altında fiziksel buhar taşınımı (PVT) ile istenen boyutta ve yüksek kalitede rubren, pentasen ve tetrasen tek kristallerinin büyütülmesi amaçlanmıştır. Bu yöntem, istenen özelliklere sahip tek kristalleri elde etmek için kolay ve kontrol edilebilir bir yöntemdir. Elde edilen tek kristaller,ikili tabaka organik güneş pillerini üretebilmek için PCBM ince filmlerinin üstünde kullanılmıştır. Tek kristaller ve güneş pilleri optik mikroskop, X-ışını kırınımı (XRD), UV-Görünür spektroskopisi, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ve güneş simülatörü ile karakterize edilmiştir. Organik yarıiletkenlerin tek kristallerinin büyütülmesinde farklı inert gaz akış hızı kullanılmış ve büyütülen tek kristallerin yapısal ve optik özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. 1,6 L/sa ile 6 L/sa akış hızları aralığında yapılan denemelerde rubren, pentasen ve tetrasen tek kristalleri ile üretilen güneş pillerinin en yüksek enerji dönüşüm verimleri (EDV) sırasıyla %0,34, %0,0197, %0,0151 olarak ölçülmüştür. Üretilen tek kristallerde en yüksek verimlerin kalınlık ve iletkenlik uyumu sonucu elde edildiği belirlenmiştir.