Fotovoltaik etki oluşturan lif geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, organik güneş pili malzemelerinin tekstillere uygulanmasıyla fotovoltaik etki gösteren tekstil yapıları meydana getirilmiştir. Elde edilen esnek yapıların fotovoltaik özellikleri, standart cam ve plastik güneş pilleri ile karşılaştırılmıştır. Tekstil malzemeleri olarak polipropilen polimer malzemesi esaslı monofilament ve şeritlerin kullanıldığı polimer esaslı güneş pili yapılarında, alt elektrot için farklı polimer esaslı malzemeler (PEDOT:PSS ve CNT:PANI) ve gümüş tabakası, fotoaktif tabaka için P3HT:PCBM ve MDMO-PPV:PCBM malzemeleri ve üst elektrot için ise farklı şeffaf metal tabakalar (LiF/Al, Al/Ag) kullanılmıştır. Standart güneş pillerinin tersine, ışığın üst elektrottan gelecek şekilde planlanması nedeniyle şeffaf üst elektrotların kullanılması ve ITO yerine polimerik anot ve bazı çalışmalarda gümüş metal tabakasının denenmesi çalışmanın özgün niteliklerini oluşturmaktadır. Tüm deneyler içerisinde polipropilen şeritler için en iyi verim yüzde 0,33 olarak bulunurken, enine kesiti yuvarlak monofilament için yüzde 0,02 olarak elde edilmiştir. Fotovoltaik yapılar değerlendirilirken UV-Vis soğurma spektrumları, AFM ve SEM mikroskopi teknikleri kullanılarak elde edilen görüntüler, akım-gerilim (I-V) ölçümleri ve monokromatik foton-akım dönüşüm verimi (IPCE) ölçümleri gerçekleştirilerek grafikler ve değerlerle gösterilmiştir. Güneş enerjisini kullanarak elektrik enerjisi üreten bu fotovoltaik tekstil yapıları ile yakın gelecekte taşınabilir küçük elektronik cihazların elektrik enerjisi ihtiyaçlarını karşılamak amaçlanmaktadır. Bu yapıların geliştirilmesi ile her koşulda, aydınlatma, soğutma, ısıtma ve benzeri amaçlar için gerekli enerji ihtiyacının karşılanması düşünülmektedir. In this thesis, textile structures which show photovoltaic effects were developed applying organic based solar cell materials onto textiles. Photovoltaic characteristics of developed flexible devices were compared with conventional solar cells consist of glass and plastic substrates. In organic solar cells which employed polypropylene monofilament and tapes as textile based materials, polymeric materials (PEDOT:PSS and CNT:PANI) and silver layer was used as bottom electrode, P3HT:PCBM and MDMO-PPV:PCBM mixtures were used as photoactive layer and different transparent metal layers (LiF/Al, Al/Ag) were used as top electrode. Contrary to standard solar cells, semi-transparent cathodes were used so that light has come through upper electrode which forms one of the original aspects of this work. An efficiency of 0.33 percent for polypropylene tapes and an efficiency of 0.02 percent for polypropylene fibres were obtained, using polymeric anode and in some experiments, silver metal layer to substitute ITO. By using UV-Vis apsorption spectra, images from AFM and SEM microscopy techniques, measurements of current-voltage (I-V) and monochromatic photon-current conversion efficiency (IPCE) photovoltaic structures were evaluated. Photovoltaic textile structures generating electricity using solar energy is to satify power requirements of portable small electronic devices in the near future. With further development of these devices, power requirements may be generated for various end uses such as lighting, cooling, heating.