WŁAŚCIWOŚCI FOTOWOLTAICZNE MIESZANIN AZOMETIN Z POLIMERAMI TIOFENOWYMI.

Podobne dokumenty
Organiczne ogniwa słonecznes. Ogniwa półprzewodnikowe. p przewodnikowe zasada ania. Charakterystyki fotoogniwa

BADANIA MODELOWE OGNIW SŁONECZNYCH

Organiczne ogniwa słonecznes. Tydzień temu. Energia słonecznas

Elektronika z plastyku

PL B1. Sposób otrzymywania nieorganicznego spoiwa odlewniczego na bazie szkła wodnego modyfikowanego nanocząstkami

Energia emitowana przez Słońce

Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych.

Laboratorium z Alternatywnych Źródeł Energii dla studentów IV roku EiT

Fotowoltaika i sensory w proekologicznym rozwoju Małopolski

Ćwiczenie E17 BADANIE CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH MODUŁU OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH I SPRAWNOŚCI KONWERSJI ENERGII PADAJĄCEGO PROMIENIOWANIA

Badanie baterii słonecznych w zależności od natężenia światła

Czym jest prąd elektryczny

Cienkowarstwowe organiczne tranzystory polowe z kanałem typu n. Thin Film Organic Field Effect Transistors with n-type channel

Ćwiczenie Nr 5. Badanie różnych konfiguracji modułów fotowoltaicznych

Złącze p-n. Stan zaporowy

Stosowanie wieloźródłowych systemów bioenergetycznych w celu osiągnięcia efektu synergicznego

IA. Fotodioda. Cel ćwiczenia: Pomiar charakterystyk prądowo - napięciowych fotodiody.

MATERIAŁY I WIELOWARSTWOWE STRUKTURY OPTYCZNE DO ZASTOSOWAŃ W FOTOWOLTAICE ORGANICZNEJ (WYBRANE ZAGADNIENIA MODELOWANIA, POMIARÓW I REALIZACJI)

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

Ogniwa fotowoltaiczne wykorzystanie w OZE

OGNIWA FOTOWOLTAICZNE NA BAZIE ORGANICZNYCH MATERIAŁÓW ORGANIC PHOTOVOLTAIC CELLS

Rekapitulacja. Detekcja światła. Rekapitulacja. Rekapitulacja

Rys.2. Schemat działania fotoogniwa.

Wyznaczanie parametrów baterii słonecznej

zasada działania, prawidłowy dobór wielkości instalacji, usytuowanie instalacji, produkcja energii w cyklu rocznym dr inż. Andrzej Wiszniewski

Możliwości zastosowania technologii fotowoltaicznej w Polsce północnej w szczególności w domowych instalacjach autonomicznych.

Wykład 5 Fotodetektory, ogniwa słoneczne

Spektroelektrochemia technecjanów (VII) w środowisku kwasu siarkowego (VI)

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Wpływ oświetlenia na półprzewodnik oraz na złącze p-n

DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE INSTALACJI Z OGNIWAMI PV

Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych

Wykład 5 Fotodetektory, ogniwa słoneczne

Ćwiczenie 2 WSPÓŁPRACA JEDNAKOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH W RÓŻNYCH KONFIGURACJACH POŁĄCZEŃ. Opis stanowiska pomiarowego. Przebieg ćwiczenia

E12. Wyznaczanie parametrów użytkowych fotoogniwa

MINIELEKTROWNIE SŁONECZNE NA DACHACH SZKÓŁ W GM. GUBIN I BRODY

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

Ćwiczenie 3 WPŁYW NASŁONECZNIENIA I TECHNOLOGII PRODUKCJI KRZEMOWYCH OGNIW FOTOWOLTAICZNYCH NA ICH WŁASNOŚCI EKSPLOATACYJNE

Część 1. Wprowadzenie. Przegląd funkcji, układów i zagadnień

Ogniwa fotowoltaiczne

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Badanie ogniw fotowoltaicznych

Karta Techniczna Spectral UNDER 355 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

IV. Wyznaczenie parametrów ogniwa słonecznego

Sprawozdanie z laboratorium proekologicznych źródeł energii

Dr inż. Wiesław Madej Katedra Systemów Cyfrowego Przetwarzania Sygnałów Wydział Elektroniki i Informatyki Politechniki.

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu ELEKTROTECHNIKA (Nazwa kierunku studiów)

fotowoltaika Katalog produktów

Kątowa rozdzielczość matrycy fotodetektorów

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Instytut Elektroenergetyki Zakład Elektrowni i Gospodarki Elektroenergetycznej

Projektowanie systemów PV. Produkcja modułu fotowoltaicznego (PV)

LABORATORIUM INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ

Akademia Górniczo Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie Wydział IEiT. Ćwiczenie laboratoryjne Badanie modułu fotowoltaicznego

Nanorurki w służbie fotowoltaiki

Rozcieńczalnik do wyrobów epoksydowych

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

Fotowoltaika - jak zamienić fotony na prąd?

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

Karta Techniczna Spectral UNDER 325 Dwuskładnikowy podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

Repeta z wykładu nr 10. Detekcja światła. Kondensator MOS. Plan na dzisiaj. fotopowielacz, część 2 MCP (detektor wielokanałowy) streak camera

Karta Techniczna Spectral UNDER Podkład akrylowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral SOLV 855

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

12. FOTOWOLTAIKA IMMERGAS EFEKTYWNE WYTWARZANIE PRĄDU I CIEPŁA

Wybrane Działy Fizyki

Gimnazjum nr 2 im. Karpatczyków w Nysie

Karta Techniczna Spectral UNDER 385 Dwuskładnikowy podkład epoksydowy PRODUKTY POWIĄZANE

Ć W I C Z E N I E N R E-19

Karta Techniczna Spectral UNDER 385 Dwuskładnikowy podkład epoksydowy PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral H 6985 Spectral EXTRA 745

Nowoczesna fotowoltaika Immergas - efektywne wytwarzanie prądu i ciepła

Konfiguracja modułu fotowoltaicznego

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

PL B1. INSTYTUT TECHNOLOGII ELEKTRONOWEJ, Warszawa, PL INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Warszawa, PL

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Politechnika Lubelska Wydział Elektrotechniki i Informatyki Katedra Urządzeń Elektrycznych i Techniki Wysokich Napięć. Dr hab.

BADANIA MODELOWE OGNIW PALIWOWYCH TYPU PEM

FOTOWOLTAIKA KATALOG PRODUKTÓW

Karta Techniczna Spectral UNDER 00-RACE. Podkład aspartanowy czarny P5 PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral PLAST 775 Spectral PLAST 825

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

Karta Techniczna ISOLATOR PRIMER Izolujący podkład epoksydowy z dodatkami antykorozyjnymi

Karta Techniczna Spectral KLAR 555 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy o zwiększonej odporności na zarysowanie Scratch Resistant (SR)

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd r.

PLUS 750 Przyspieszacz do wyrobów akrylowych. LT PLUS 760 Dodatek antysilikonowy. LT-04-04

Karta Techniczna PROTECT 330 Podkład akrylowy Wypełniający podkład akrylowy utwardzany izocyjanianem alifatycznym.

Karta Techniczna Spectral KLAR 565 Dwuskładnikowy bezbarwny lakier akrylowy VHS. PRODUKTY POWIĄZANE. Spectral EXTRA 895. Rozcieńczalnik do cieniowania

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Energia ze źródeł odnawialnych i jej wykorzystanie / Grażyna Jastrzębska. Warszawa, Spis treści

LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

Komfort Int. Rynek energii odnawialnej w Polsce i jego prespektywy w latach

PROTECT 320 Karta Techniczna LT Karta techniczna PROTECT 320 Podkład akrylowy WŁAŚCIWOŚCI

Produkcja modułu fotowoltaicznego (PV)

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

PROTECT 390 Karta Techniczna LT Karta techniczna PROTECT 390 Podkład akrylowy WŁAŚCIWOŚCI

1 Detektor CCD. aparaty cyfrowe kamery VIDEO spektroskopia mikrofotografia astrofizyka inne

Badanie zależności energii generowanej w panelach fotowoltaicznych od natężenia promieniowania słonecznego

Ćwiczenie 134. Ogniwo słoneczne

Transkrypt:

łowa kluczowe: fotowoltaika organiczna, ogniwa słoneczne, PCBM, azometiny,p3ht Elżbieta M. WAK 1, Marzena GRUCELA 2, Ewa CHAB-BLCERZAK 2, Jerzy AETRA 3 WŁAŚCIWŚCI FTWLTAICZE MIEZAI AZMETI Z PLIMERAMI TIFEWYMI. treszczenie: W pracy przedstawiony jest wpływ materiałów GR27 oraz GR28 na właściwości fotowoltaiczne mieszaniny PCBM:P3HT. Wprowadzając dodatkowy związek do tej mieszaniny zwiększono wydajność kwantową układu z 3,94% na 4,88% i 5,34%. 1. WTĘP Dla współczesnego człowieka najważniejszym wyzwaniem jest zapewnienie energii dla wszystkich mieszkańców Ziemi. Konwencjonalne źródła energii takie jak węgiel czy ropa naftowa są coraz trudniej dostępne i w końcu ich zasoby zostaną wyczerpane. Podobnie sytuacja wygląda z elektrowniami jądrowymi, które ponadto wymagają składowania odpadów, choć energia uzyskiwana tą drogą jest stosunkowo tania. Elektrownie wiatrowe czy wodne mają niestety negatywny wpływ na środowisko. Pozostaje wykorzystanie efektu fotowoltaicznego. Zastosowanie półprzewodników nieorganicznych do tego efektu jest niestety bardzo drogie ponieważ wymaga dużej ilości energii do ich wyprodukowania. Trzeba więc zastosować fotowoltaikę opartą na materiałach organicznych. Zaletami związków organicznych jest niedroga produkcja, elastyczność, dowolność kształtu i faktury, częściowa przepuszczalność światła. Model wyjaśniający zjawisko fotowoltaiczne zakłada, że foton zaabsorbowany w warstwie aktywnej kreuje ekscyton, który musi się rozdzielić na swobodną dziurę i elektron gdy napotka różnicę potencjału występującą na połączeniu dwu związków. ależy zatem dobrać materiały tak, aby różnica potencjałów zapewniała skuteczne rozseparowanie (rys. 1). Ładunki po rozdzieleniu dyfundują do elektrod. 1. WIiTCh, Politechnika Krakowska ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków 2. CMPW, Polska Akademia auk, ul. M. Curie-kłodowskiej 34, 41-819 Zabrze 3. WFMiI, Politechnika Krakowska, ul. Podchorążych 1, 30-084 Kraków - 364 -

2. MATERIAŁY I PRZYGTWAIE TRUKTUR FTWLTAICZYCH W artykule przedstawione zostaną właściwości fotowoltaiczne materiałów przedstawionych na rys. 2. ą to materiały charakteryzujące się poziomami energetycznymi decydującymi o właściwościach donorowych (P3HT) oraz akceptorowych (PCBM, GR27 i GR28). Związki te zostały umieszczone w odpowiedniej strukturze w komórce fotowoltaicznej (rys. 3). a podłożu szklanym pokrytym nanometryczną (ok. 100 nm) warstwą IT (tlenek cyny i indu) została osadzona cienka warstwa mieszaniny PEDT:P z roztworu wodnego. Rys. 1. Poziomy energetyczne składników struktury ogniwa fotowoltaicznego. - 365 -

a) b) c) d) e) Rys. 2. Związki organiczne użyte do wytwarzania ogniw fotowoltaicznych a) PEDT:P, b) PCBM, c) P3HT, d) GR27 i e) GR28. Warstwa ta ma na celu ułatwienie transportu dziur z warstwy aktywnej do elektrody IT. Układ następnie wygrzewano w suszarce próżniowej w temp. 120 0 C przez 30 min. a tak przygotowane podłoże nałożono metodą wirową warstwę aktywną, której skład podano w tabeli 1. a koniec nakładane są elektrody aluminiowe metodą naparowania próżniowego. Rys. 3. truktura komórki fotowoltaicznej. Tak przygotowana struktura następnie jest wygrzewana i poddawana pomiarom charakteryzującym ogniwa fotowoltaiczne. gniwo słoneczne poddano oświetleniu światłem AM 1.5 (100 mw/cm 2 ). a rys. 4 przedstawione są krzywe pomiarów charakterystyk I-V a otrzymane rezultaty przedstawione są w tabeli 1. a podstawie rys. 4 można stwierdzić, że dodanie związku GR27 czy GR28 powoduje zmniejszenie U oc w stosunku do znanego ogniwa fotowoltaicznego o strukturze P3HT:PCBM, jednocześnie zwiększając J sc co w konsekwencji zwiększa wydajność kwantową ogniwa fotowoltaicznego. - 366 -

Gęstośc prądu [ma/cm 2 ] 0-5 -10-15 -20-25 -30 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 apięcie [V] prąd ciemny P3HT:PCBM GR28:P3HT:PCBM GR27:P3HT:PCBM Rys. 4. Charakterystyki I-V organicznych ogniw fotowoltaicznych o strukturze IT/PEDT:P/warstwa aktywna/al Z przedstawionych danych wynika, że najlepszą wydajność kwantową ogniwa fotowoltaicznego wykazuje struktura GR27:P3HT:PCBM oraz GR28:P3HT:PCBM w stosunku do znanej struktury P3HT:PCBM. a podstawie tab. 1 można stwierdzić że struktury zostały wykonane w podobny sposób tzn. grubości warstw oraz stosunki wagowe składników są prawie takie same. Tabela1.Wielkości charakterystyczne ogniwa fotowoltaicznego o strukturzeit/pedt:p/ warstwa aktywna/al oświetlonego AM1.5 (100 mw/cm 2 ) Warstwa aktywna Grubość [nm] tosunki wagowe J sc [ma/cm 2 ] U oc [V] FF PCE [%] P3HT:PCBM 98 1:1 16,8 0,526 0,45 3,94 GR28:P3HT:PCBM 103 1:2:2 21,4 0,497 0,46 4,88 GR27:P3HT:PCBM 112 1:2:2 26,2 0,440 0,47 5,34 Porównując otrzymane wyniki z wynikami prezentowanymi w artykule [1] trzeba stwierdzić, że w zależności od zastosowanego źródła światła wydajność kwantowa ulega zmianie. tosując wyższe natężenie światła można stwierdzić, że wydajność kwantowa spada o około 10%. - 367 -

LITERATURA [1] WAK, E. M., et al. Azomethine naphthalene diimides as component of active layers in bulk heterojunction solar cells, Materials Letters, 2015, Vol. 157, 93-98 PHTVLTAIC PRPERTIE F AZMETHIE BLED WITH THIPHEE PLYMER This communication presents the investigations of the activity of azomethine naphthalene diimides in organic solar cell. This study explores the photovoltaic properties of materials in bulk heterojunction photovoltaic cells under an illumination of 100mW/cm2. olar cells in the configuration of indium tin oxide/poly(3,4-(ethylene dioxy)thiophene):poly (styrene sulfonate)/active layer/aluminum (IT/PEDT:- P/active layers/al) were constructed. Three kinds of devices which differ in the composition of active layer were fabricated. In the first type of device the active layer contains of [6,6]-phenyl-C61- butyricacidmethylester (PCBM) with the poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT), whereas, in the second type active layer consists of blend of P3HT and PCBM with the GR27. The third type of device comprises of active layer containing P3HT and PCBM with GR28. That structures showed the high value of power conversion efficiency (PCE) of 3.94%, 5.34% and 4.88% respectively. - 368 -