Στρατάκης, ΕμμανουήλStratakis, EmmanouilΓιαμαλάκης, ΕμμανουήλGiamalakis, Emmanouil2024-11-052024-11-052024-11-05https://apothesis.hmu.gr/handle/123456789/11171Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η αύξηση της απόδοσης φωτοβολταϊκών όπου το ενεργό τους υλικό ανήκει στην οικογένεια των περοβσκιτών, τα λεγόμενα Perovskite Solar Cells. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω διαφόρων φαινομένων, ένα εκ των οποίων είναι το Localized Surface Plasmon Resonance (LSPR). Κατά το φαινόμενο αυτό, νανοσωματίδια που βρίσκονται στην διεπαφή HTL και Absorption Layer δρουν σαν ενισχυτές της έντασης του τοπικού ηλεκτρικού πεδίου και αυξάνουν την απορρόφηση σε σημεία του ορατού φάσματος. Στόχος ήταν η δημιουργία νανοσωματιδίων χρυσού, με τη χρήση παλμικού λέιζερ, μέσα σε υγρό περιβάλλον. Αφού σκοπός ήταν η ενσωμάτωση των νανοσωματιδίων στο στρώμα μεταφοράς οπών ή Hole Transport Layer (PTAA), ο διαλύτης θα έπρεπε να είναι κοινός. Έτσι, η διαδικασία της ακτινοβόλησης έγινε με τον στόχο να βρίσκεται μέσα σε Τολουόλιο (Toluene) . Είναι ένας οργανικός διαλύτης, η δομή του οποίου δυστυχώς δυσκολεύει και περιορίζει σε μεγάλο βαθμό την διαδικασία εκτομής και την σύνθεση νανοσωματιδίων όπως θα δούμε στη συνέχεια. Για την διαδικασία της σύνθεσης δοκιμάστηκαν στενοί(nanosecond) και υπέρ-στενοί(picosecond/femtosecond) παλμοί, όπου αλλάζοντας καίριες παραμέτρους όπως Fluence, Power και repetition rate, προσπάθησα να βρω την καταλληλότερή συνθήκη που θα έδινε τα επιθυμητά αποτελέσματα. Αφού τελικά πραγματοποιήθηκε η σύνθεση των νανοσωματιδίων, το επόμενο βήμα ήταν ο εμπλουτισμός του PTAA με αυτά. Δημιουργήθηκαν devices με καθαρό PTAA και εμπλουτισμένο PTAA με σκοπό να διαπιστωθούν οι διαφορές. Πάνω σε γυαλάκια επιστρωμένα με Indium Tin Oxide (ITO), προστέθηκε το PTAA:Au NPs με τη μέθοδο του spin coating. Τέλος, με την ίδια μέθοδο προστέθηκε και το στρώμα απορρόφησης, ο περοβσκίτης MAPI3. Η δημιουργία του φωτοβολταϊκού σταμάτησε στο σημείο αυτό, έτσι ώστε οι μετρήσεις τάσης-ρεύματος και απόδοσης να αφορούν μόνο το HTL δίχως να επηρεάζονται από άλλες παραμέτρους. Η ίδια διαδικασία έγινε και για καθαρό PTAA. Τέλος, πάρθηκαν μετρήσεις απορρόφησης, αγωγιμότητας, τραχύτητας της επιφάνειας , TAS και απόδοσης.The current work focused on the synthesis of gold nanoparticles (Au NPs) by the use of pulsed laser in order to dope a Perovskite Solar Cell (PSC) with them and increase its absorbance. This can be succeeded by doping the Hole Transport Layer(HTL) with Au NPs, aiming at rise of plasmon effects at the interface of HTL and absorption layer. Particularly, when the doping is gold nanoparticles with range (5-20) nm, Localized Surface Plasmon Resonance is risen, enhancing the absorbance of the film. The major issue was the environment of the laser ablation, since it had to be in the same solute as the HTL. The ablation took place into toluene which is an aromatic hydrocarbon that makes the synthesis hard to be achieved due to non-linear optical effects. Even so though, the ablation threshold found using nanosecond laser pulses at 1064nm. Femtosecond and picosecond laser pulses, was used initially but the fluence was not proper to achieve the NP synthesis. Au NPs detected through optical absorption spectroscopy and then used as dopant in the PTAA which is suitable material for Hole Transport Layer in PSC. The 3 films created was consisting of substrate/anode/HTL/Perovskite, with the first one containing pure PTAA and the remaining two, PTAA doped with different amount of Au NPs. Then, the structural and electrical characteristics got measured in order to compare undoped and doped films and find out any possible advantages of using such doping in Perovskite Solar Cells. As consider as the structure of the films, the nanoparticles does not cause any issue neither in the PTAA nor in Perovskite. The Transient Absorption Spectroscopy indicated some improved characteristics for the doped films and further research is suggested.elAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United StatesΝανοσωματίδιο χρυσούΗλιακές κυψέλες περοβσκίτηΦωτοβολταϊκό σύστημαGold nanoparticlePerovskite solar cellsPhotovoltaic systemΜεταπτυχιακή Διατριβή