Properties of solar cells based on polymer-silicon junction

• Název práce v češtině: Vlastnosti slunečních článků na bázi přechodu polymer-křemík
• Název v anglickém jazyce: Properties of solar cells based on polymer-silicon junction
• Klíčová slova: organické polovodiče, sluneční články, vodivost, pohyblivost, excitony, difúzní délka, volt-ampérová charakteristika
• Klíčová slova anglicky: organic semiconductors, solar cells, conductivity, mobility, excitons, diffusion length, current-voltage characteristic
• Akademický rok vypsání: 2018/2019
• Typ práce: bakalářská práce
• Jazyk práce: angličtina
• Ústav: Katedra makromolekulární fyziky (32-KMF)
• Vedoucí / školitel: doc. RNDr. Jiří Toušek, CSc.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 15.10.2018
• Datum zadání: 17.10.2018
• Datum potvrzení stud. oddělením: 22.11.2018
• Datum a čas obhajoby: 25.06.2019 09:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 16.05.2019
• Datum odevzdání tištěné podoby: 16.05.2019
• Datum proběhlé obhajoby: 25.06.2019
• Oponenti: doc. RNDr. Ivo Křivka, CSc.
• Konzultanti: doc. RNDr. Jana Toušková, CSc.

Zásady pro vypracování

Studium literatury a vypracování rešerše.
Výzkum slunečního článku na bázi heteropřechodu křemík/polymer (polyanilin,P3HT, PTB7). Příprava elektrod. Měření vodivosti polymerů, charakterizace nosičů náboje měřením impedance v závislosti na frekvenci a určení pohyblivosti. Porovnání výsledků měřením pohyblivosti také metodou CELIV (odsávání injektovaného náboje). Měření a vyhodnocení voltampérových charakteristik Si/polymer a spekter fotonapětí.
Výsledky shrnout, vyhodnotit a sepsat práci.

Seznam odborné literatury

M.D.Archer, R.Hill, Clean Electricity from Photovoltaics, Chapter 9, Imperial College Press 2000
S.Gunes, H.Neugebauer, N.Sariciftci, Conjugated Polymer-Based Organic Solar Cells, Chem.Rev.107(2007)1324
Yongye Liang et al: For the Bright Future—Bulk Heterojunction Polymer Solar Cells with Power Conversion Efficiency of 7.4%. Adv. Mater. 2010, 22, E135–E138.
J.Toušek et al, Mobility of holes and polarons in polyaniline films assesed by frequency-dependent impedance and charge extraction by linearly increasing voltage, Synt.Metals 234(2017)161.
M.A.Green, Solar Cells, 1982 Prentice Hall, Inc.
Doping of Hole Conducting Polymers Utilized to Enhance Polymer Electronics, Thesis Holger Frohne 2004, Universität zu Köln

Předběžná náplň práce

Elektrické a fotoelektrické vlastnosti některých organických polovodičů
klíčová slova: organické polovodiče, vodivost, pohyblivost, excitony, difúzní délka,volt-ampérová charakteristika
Sluneční články, jejichž výroba je tak snadná, jako tisk novin, články tak ohebné, že je možné smotat je do role a které jsou přitom levné. To je perspektiva, kterou nabízejí organické polovodiče. Na rozdíl od anorganických polovodičů jsou tvořeny molekulami a jejich vlastnosti se mohou proto snáze modifikovat. Mohou se připravovat i z roztoků a jejich výroba navíc nevyžaduje vysokou-polovodičovou čistotu. Cena energie, kterou produkují anorganické sluneční články v našich zeměpisných šířkách, je zatím asi třikrát větší, než cena elektřiny z klasických elektráren. Využitím organických materiálů se náklady na výrobu slunečních článků sníží o řád, což umožní vyrábět elektřinu ekologicky ve větším rozsahu. V poslední době se proto provádí intenzivní výzkum vodivých organických materiálů, což se projevilo také v roce 2000 udělením Nobelovy ceny třem badatelům v tomto oboru. Nejvyšší dosahovaná účinnost organických slunečních článků je zatím asi 12%, ale jejich výhodou je nízká cena a velká rychlost produkce například tiskem na ohebné folie.
Na našem pracovišti se provádí komplexní výzkum elektrických a fotoelektrických vlastností organických polovodičů z hlediska aplikací ve fotovoltaice. Vývoji slunečních článků napomáhají diagnostické metody. Vyvinuli jsme bezkontaktní metodu snímání napětí generovaného světlem a vytvořili model popisující procesy transportu fotogenerovaného náboje v organické látce. Pomocí počítačového modelu lze tak určit některé důležité parametry, které určují účinnost článků.Tato metoda je experimentálně nenáročná a ve světě dosud neužívaná. Další bezkontaktní metodou je měření výstupní práce elektronů pomocí Kelvinovy sondy. Tento experiment spolu s cyklickou voltametrií, umožní určit pásové schéma materiálu. Pohyblivost volných nábojů je určována z odezvy elektrických pulsů vkládaných na usměrňující kontakt t.zv.metodou CELIV. Výzkum je prováděn ve spolupráci s tuzemskými a jedním zahraničním pracovištěm. Práce má převážně experimentální charakter.
Vedoucí práce: Doc. RNDr. Jiří Toušek, CSc.
e-mail: [e-mail]