Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi

can, mustafa; Yurtdaş, Semih; Tozlu, Cem; Karaman, Mustafa

Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi

Semih YURTDAŞ, (Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü, Karaman, Türkiye)

Mustafa CAN, (İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Mühendislik Bilimleri Bölümü, İzmir, Türkiye)

Mustafa KARAMAN, (Konya Teknik Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Konya, Türkiye)

Cem TOZLU (İzmir Katip Çelebi Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye)

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

5 2

Yıl: 2020 Cilt: 8 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 1058 - 1071 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 09-01-2021

Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi

Öz:

Organik güneş hücrelerinin performansları üzerinde yüzey modifikasyonu ve metal nanopartiküller önemli birrol oynamaktadır. Tek tabaka kendiliğinden organize olan (self assembly monolayer, SAM) organik malzemelerucuz ve kolay uygulanabilir olmaları nedenleriyle diğer yüzey uygulama tekniklerine alternatif birmalzemelerdir. Metal nanopartiküllerin organik güneş hücrelerinde uygulama alanlarının geliştirilmesi sonyıllarda önemli bir başlık haline gelmiştir. Bu çalışmada, sol-jel yöntemi ile sentezlenen TiO2 elektrot yapısınaAg np’ler katkılanmış ve Ag-/TiO2 yüzeyi SAM molekülü ile modifiye edilerek yeni bir tür elektrottasarlanmıştır. TiO2 elektrotlu güneş hücresinde elde edilen verimlilik değeri % 2,25 iken, bu çalışmadatasarlanan Ag-TiO2/SAM elektrot yapısından elde edilen güneş hücre verimliliği % 2,84 olarak bulunmuştur.

Anahtar Kelime:

Modification of Ag Nanoparticle doped TiO2 Buffer Layer with Self Assembly Monolayer (SAM) Molecule in Polymer Solar Cell

Öz:

Surface modification and metal nanoparticles, play an important role on the performance of organic solar cell. Organic materials of self assembly monolayer (SAM) is a alternative material to other surface application techniques due to their cost effective and easy processing. The development of application area of metal nanoparticles, have become an important issue in organic solar cells. In this study, TiO2 electrode, synthesized by sol-gel method, was doped with Ag np's and a novel electrode was designed by modification Ag-TiO2 surface with SAM. While the efficiency of organic solar cell with TiO2 electrode was obtained as 2,25%, the value of efficiency was found as a 2,84% by the use of designed Ag-TiO2/SAM electrode

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Y. He, Z. Li, J. Li, X. Zhang, C. Liu, H. Li, L. Shen, W. Guo ve S. Ruan, "The role of Au nanorods highly efficient inverted low band gap polymer solar cells," Appl. Phys. Lett., vol. 105 no. 223305, pp. 1-5, 2014.
[2] S. Lattante "Electron and Hole Transport Layers: Their Use in Inverted Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells," Electronics, vol. 3, no. 1, pp. 132-164, 2014.
[3] R. Po, C. Carbonera, A. Bernardi ve N. Camaioni, "The role of buffer layers in polymer solar cells," Energy Environ. Sci., vol. 4, no. 2, pp. 285-310, 2011.
[4] K. Yuan, L. Chen ve Y. Chen, "In situ photo catalytically heterostructured ZnO-Ag nanoparticle composites as effective cathode – modifying layers for air-processed polymer solar cells," Chem. - Eur. J., vol. 21, no. 33, pp. 11899–11906, 2015.
[5] S. Liu, F. Meng, W. Xie, Z. Zhang, L. Shen, C. Liu, Y. He, W. Guo ve S. Ruan, "Performance improvement of inverted polymer solar cells by dopin Au nanoparticles into TiO2 cathode buffer layer," Appl. Phys. Lett., vol. 103, no. 233303, pp. 1-4, 2013.
[6] W. S. Chung, H. Lee, W. Lee, M. J. Ko, N. G. Park, B. K. Ju ve K. Kim, "Solution processed polymer tandem cell utilizing organic layer coated nano-crystalline TiO2 as interlayer," Org. Electron., vol. 11, no. 4, pp. 521-528, 2010.
[7] C. Waldauf, M. Morana, P. Denk, P. Schilinsky, K. Coakley, S. A. Choulis ve C. J. Brabec, "Highly efficient inverted organic photovoltaics using solution based titanium oxide as electron selective contact," Appl. Phys. Lett., vol. 89, no. 233517, pp. 1-3, 2006.
[8] S. H. Chen, S. H. Chan, Y. T. Lin ve M. C. Wu, "Enhanced power conversion efficiency of perovskite solar cells based mesoscopic Ag-doped TiO2 electron transport layer," Appl. Surf. Sci., vol. 469, pp. 18-26, 2019.
[9] P. Lv, S. C. Chen ve F. Huang, "Controllable phase transformation of titanium dioxide for the high performance polymer solar cells," Sol. Energy Mater. Sol. Cells, vol. 192, pp. 88–93, 2019.
[10] J. Xiong, B. Yang, C. Zhou, J. Yang, H. Duan, W. Huang, X. Zhang, X. Xia, L. Zhang, H. Huang ve Y. Gao, "Enhanced efficiency and stability of polymer solar cells with TiO2 nanoparticles buffer layer," Org. Electron., vol. 15, no. 4, pp. 835-843, 2014.
[11] C. Tozlu, A. Mutlu, M. Can, A. K. Havare, Ş. Demiç ve S. İçli, "Effect of TiO2 modification with amino-based self-assembled monolayer on inverted organic solar cell," Appl. Surf. Sci., vol. 422, pp. 1129-1138, 2017.
[12] S. Mo ve W. Y. Ching, "Electronic and optical properties of three phases of titanium dioxide: Rutile, anatase, and brookite," Phys. Rev. B, vol. 51, no. 19, pp. 13023-13032, 1995.
[13] Z. Lin, C. Jiang, C. Zhu ve J. Zhang, "Development of inverted organic solar cells with TiO2 interface layer by using low-temperature atomic layer deposition," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 5, no. 3, pp. 713-718, 2013.
[14] H. L. Gao, X. W. Zhang, Z. G. Yin, S. G. Zhang, J. H. Meng ve X. Liu, "Efficiency enhancement of polymer solar cell by localized surface plasmon of Au nanoparticles," J. Appl. Phys., vol. 114, no. 163102, pp. 1-6, 2013.
[15] M. F. Xu, X. Z. Zhu, X. B. Shi, J. Liang, Y. Jin, Z. K. Wang ve L. S. Liao, "Plasmon resonance enhanced optical absorption in inverted polymer/fullerene solar cells with metal nanoparticle-doped solution-processable TiO2 layer," ACS Appl. Mater. Interfaces, vol. 5, no. 8, pp. 2935−2942, 2013.
[16] S. Li, X. Zhu, B. Wang, Y. Qiao, W. Liu, H. Yang, N. Liu, M. Chen, H. Lu ve Y. Yang, "Influence of Ag Nanoparticles with Different Sizes and Concentrations Embedded in a TiO2 Compact Layer on the Conversion Efficiency of Perovskite Solar Cells," Nanoscale Res. Lett., vol. 13, no. 210, pp. 1-11, 2018.
[17] S. Woo, J. H. Jeong, H. K. Lyu, Y. S. Han ve Y. Kim, "In situ-prepared composite materials of PEDOT:PSS buffer layer-metal nanoparticles and their application to organic solar cells," Nanoscale Res. Lett, vol. 7, no. 641, pp. 1-6, 2012.
[18] T. Zhao, R. Sun, S. Yu, Z. Zhang, L. Zhou, H. Huang ve R. Du, "Size-controlled preparation of silver nanoparticles by a modified polyol method," Colloids Surf., A, vol. 366, no. 1-3, pp. 197-202, 2010.
[19] H. L. Yip, S. K. Hau, N. S. Baek, H. Ma ve A. K. Y. Jen, "Polymer Solar Cells That Use SelfAssembled-Monolayer-Modified ZnO/Metals as Cathodes," Adv. Mater., vol. 20, no. 12, pp. 2376- 2382, 2008.
[20] Y. E. Ha, M. Y. Jo, J. Park, Y. C. Kang, S. I. Yoo ve J. H. Kim, "Inverted Type Polymer Solar Cells with Self Assembled Monolayer Treated ZnO," J. Phys. Chem. C, vol. 117, no. 6, pp. 2646- 2652, 2013.
[21] S. I. Yoo, T. T. Do, Y. E. Ha, M. Y. Jo, J. Park, Y. C. Kang ve J. H. Kim, "Effect of SelfAssembled Monolayer Treated ZnO on the Photovoltaic Properties of Inverted Polymer Solar Cells", Bull. Korean Chem. Soc., vol. 35, no. 2, pp. 569-574, 2014.
[22] P. Docampo, J. M. Ball, M. Darwich, G. E. Eperon ve H. J. Snaith, “Efficient organometal trihalide perovskite planar-heterojunction solar cells on flexible polymer substrates,” Nat. Commun., vol. 4, no. 2761, pp. 1-6, 2013.
[23] A. Mutlu, M. Can ve C. Tozlu, “Performance improvement of organic solar cell via incorporation of donor type self-assembled interfacial monolayer”, Thin Solid Films, vol. 685, pp. 88- 96, 2019.

APA	Yurtdaş S, can m, Karaman M, Tozlu C (2020). Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. , 1058 - 1071.
Chicago	Yurtdaş Semih,can mustafa,Karaman Mustafa,Tozlu Cem Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. (2020): 1058 - 1071.
MLA	Yurtdaş Semih,can mustafa,Karaman Mustafa,Tozlu Cem Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. , 2020, ss.1058 - 1071.
AMA	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. . 2020; 1058 - 1071.
Vancouver	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. . 2020; 1058 - 1071.
IEEE	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C "Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi." , ss.1058 - 1071, 2020.
ISNAD	Yurtdaş, Semih vd. "Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi". (2020), 1058-1071.

APA	Yurtdaş S, can m, Karaman M, Tozlu C (2020). Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8(1), 1058 - 1071.
Chicago	Yurtdaş Semih,can mustafa,Karaman Mustafa,Tozlu Cem Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 8, no.1 (2020): 1058 - 1071.
MLA	Yurtdaş Semih,can mustafa,Karaman Mustafa,Tozlu Cem Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.8, no.1, 2020, ss.1058 - 1071.
AMA	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 8(1): 1058 - 1071.
Vancouver	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 8(1): 1058 - 1071.
IEEE	Yurtdaş S,can m,Karaman M,Tozlu C "Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi." Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8, ss.1058 - 1071, 2020.
ISNAD	Yurtdaş, Semih vd. "Polimerik Güneş Hücrelerinde Ag Nanopartikül Katkılı TiO2 Tampon Tabakasının Kendiliğinden Organize Olan Tek Tabaka Moleküller (SAM) ile Modifiye Edilmesi". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 8/1 (2020), 1058-1071.