Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Electrochemical deposition of active materials for organic photovoltaic cells

Zuzanna Klim

Abstract

Due to the worldwide increasing demand for energy and connected with it limited amount of renewable energy sources and environmental pollution, there is a need to use stable and renewable sources in the future. That kind of alternative are photovoltaic cells, among them one of the most promising groups are organic photovoltaic cells (OPV). The main advantages of them are: low cost of production beside typical inorganic cells and a little impact on environment during production and use. The main subject of this study was the development of electrochemical deposition of ZnO and optimizing electrochemical parameters of active layer polymerization directly on transparent FTO electrode (Fluorine-doped Tin Oxide) covered by ZnO layer. The materials obtained during this research were used to develop organic photovoltaic cells intended for converting solar energy to electric current. The first step was the optimisation of chronoamperometric ZnO deposition on the surface of FTO. Then the electrochemical and spectrophotometric analysis of the most promising monomers was carried out. In the study these monomers were: naphthalene bismide derivative (OE4), as a monomer of accepting active layer in photovoltaic cells, thiophene derivative (T9) and zinc porphyrin (F.Por.Zn.1), as monomers for deposition of donor layers. The next step was the optimisation of PEDOT:PSS’s spin-coating. The following step was magnetron sputtering of silver electrode. The home stretch was photovoltaic measurements of prepared organic photovoltaic cells. Based of the measurements, it was verified that those cells generate current. However for the cells to have any practical application there is a need to optimise their geometry.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Zuzanna Klim (FC) Zuzanna Klim,, Faculty of Chemistry (FC)
Title in Polish
Osadzane elektrochemicznie materiały aktywne dla organicznych ogniw fotowoltaicznych
Supervisor
Małgorzata Zagórska (FC/CPCT) Małgorzata Zagórska,, Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)Faculty of Chemistry (FC)
Certifying unit
Faculty of Chemistry (FC)
Affiliation unit
Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)
Study subject / specialization
, Technologia Chemiczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
06-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Małgorzata Zagórska (FC/CPCT) Małgorzata Zagórska,, Chair Of Polymer Chemistry And Technology (FC/CPCT)Faculty of Chemistry (FC) Wanda Ziemkowska (FC/DCOC) Wanda Ziemkowska,, Department Of Catalysis And Organometallic Chemistry (FC/DCOC)Faculty of Chemistry (FC)
Keywords in Polish
organiczne ogniwo fotowoltaiczne, ZnO, tiofen, PEDOT:PSS, bisimid naftalenowy, porfiryna cynku, FTO
Keywords in English
organic photovoltaic cells, ZnO, thiophene, PEDOT:PSS, naphthalene bismide, zinc porphyrin, FTO
Abstract in Polish
Ze względu na ogólnoświatowe rosnące zapotrzebowanie na energię, wiążące się z ograniczoną ilością źródeł nieodnawialnych oraz zanieczyszczeniem środowiska poprzez spalanie węglowodorów, istnieje konieczność, aby w przyszłości pozyskiwać energię ze stabilnych i odnawialnych zasobów. Taką alternatywą są ogniwa fotowoltaiczne, a wśród nich jedną z najbardziej obiecujących grup są organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV, ang.: organic photovoltaic cells). Ich głównymi zaletami są m.in. znacząco niższy koszt produkcji w porównaniu do typowych ogniw nieorganicznych oraz mały wpływ na środowisko podczas produkcji oraz użytkowania. Celem pracy było opracowanie metody elektrochemicznego osadzania ZnO oraz zoptymalizowanie parametrów elektrochemicznej polimeryzacji warstwy fotoaktywnej bezpośrednio na przezroczystej elektrodzie FTO (tlenek cyny (II) z domieszką fluoru, ang.: Fluorine-doped Tin Oxide) pokrytej warstwą tlenku cynku (II). Tak uzyskane warstwy zostały użyte do opracowania organicznego ogniwa fotowoltaicznego przeznaczonego do przetwarzania energii słonecznej na elektryczną. Pierwszym etapem pracy była optymalizacja warunków chronoamperometrycznego osadzania ZnO na powierzchni płytek FTO. Następnie dokonano analizy elektrochemicznej oraz spektrofotometrycznej najbardziej obiecujących monomerów: pochodnej bisimidu naftalenowego (OE4), do wykonania warstwy akceptorowej w ogniwie, pochodnej tiofenu (T9) oraz pochodnej porfiryny cynku (F.Por.Zn.1), do wykonania warstwy donorowej w OPV. Kolejnym etapem była optymalizacja warunków wytwarzania warstw PEDOT:PSS o odpowiedniej grubości. Następnie za pomocą magnetronowego napylania osadzono elektrodę srebrową. Ostatnim etapem badań było wykonanie pomiarów fotowoltaicznych przygotowanych organicznych ogniw fotowoltaicznych. Na ich podstawie stwierdzono, że OPV generują fotoprąd, jednakże, aby ogniwa mogły mieć praktyczne zastosowanie potrzebna jest optymalizacja ich struktury.
File
  • File: 1
    praca-inż-Klim-Zuzanna-278417.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30051

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTfff500ea82254cc0a0bc591d8478ce14/
URN
urn:pw-repo:WUTfff500ea82254cc0a0bc591d8478ce14

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page