Namangan davlat universiteti fizika kafedrasi

§ 2.2. P3HT, PCVM va ITIC eritmalaridan P3HT:PCVM yoki P3HT:ITIC tarkibli yupqa qatlamlarni hosil qilish.

Faol qatlamda hosil bo‘ladigan eksitonlarning elektron va kovak zaryadlarini batareyaga yig‘ishda anod sifatida indiy qalay oksidi (ITO, Shenzhen Display, XXR), katod sifatida alyuminiydan foydalanilgan bo‘lib, elektronlar uchun bufer vazifasida anodga poli-3,4-etilendioksitiofen va polistirol sulfanat (PEDOT:PSS, Clevios PVPAl4083 H.C.Starck, Germaniya) materiali o‘tqizilgan. Faol qatlam aralashmalarining standart komponentalari sifatida P3HT (Sigma-Aldrich, AQSH, 99,995% sof), PCBM (PC₆₁BM yoki PC₇₁BM, American Dye Sources, Kanada, 99,5% sof) va ITIS (Solarmer Materials, XXR, 99% sof) materiallaridan foydalanildi.
Dissertasiya ishida tadqiq qilingan namunalarning ya’ni nanostrukturaviy organik quyosh fotoelementi shisha/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Al va shisha/ITO/PEDOT:PSS/P3HT:ITIC/Al interfeyslarini tayyorlash jarayoni quyida keltirilgan ketma ketlikda olib borildi. Namunalar tayyorlashda vakuumli yotqizish usulida shisha taglik ustiga qoplangan 100 nm qalinlikdagi (ITO) Indiy qalay oksididan shaffof elektrod sifatida foydalanildi.
Barcha tozalangan shisha/ITO tagliklar ustiga anodli to‘siq qatlam PEDOT:PSS vazifasini bajaruvchi suvli eritmani «spin coating» usuli yordamida 4000 ayl/daq. tezlikda 20 sekund davomida aylantirib qalinligi 40 nm bo‘lgan PEDOT:PSS qatlam hosil qilindi. PEDOT:PSS ikkita ionomer aralashmasidan iborat bo‘lib, PSS komponenti natriy polistirol sulfanat manfiy zaryadga, PEDOT bog‘langan polimer bo‘lib musbat zaryadlarga ega. U yuqori egiluvchanlikka ega bo‘lgan shaffof, o‘tkazuvchan polimer sifatida ishlatiladi. PEDOT:PSS aralashma ITO qatlamining sirt xususiyatlarini yaxshilaydi, ya’ni qisqa tutashuvlarning paydo bo‘lish ehtimolini pasaytiradi va kovaklarda zaryad tashilish parametrlarini optimallashtiradi.
Organik fotoelementning nanostrukturaviy faol qatlamlari P3HT, PCBM yoki ITIC materiallarining o‘zaro aralashmasi teng og‘irlikda ya’ni 1:1 nisbatlarida olinib dixlorobenzol erituvchisi yordamida aralashtirish yo‘li bilan tayyorlandi. Dixlorbenzolning qaynash harorati 180,5 ⁰S, bug‘lanish intensivligi 57 (efir=1), 20 ⁰S haroratda zichligi 1,306 gr/sm³ tashkil etadi. Erituvchi sifatida nafaqat dixlorobenzol balki, boshqa turdagi erituvchilardan ham foydalanish mumkin. Dixlorbenzol eritmasining qaynash harorati past bo‘lib, tez bug‘lanuvchi erituvchilar orasida yaxshiroq afzallikka ega, chunki faol qatlamlarning yangi o‘tqizilgan vaqtida tarkibidagi eritmaning tezda bug‘lanib ketishining oldini oladi, bu esa o‘z navbatida faol elementning tartibli kristallanishiga imkon yaratadi. Turli xil erituvchilar bilan tayyorlangan plyonkalarning kristallanishi orasidagi farqlarni Chjang va boshqalar [140; s. 1904234] ko‘rsatganidek, rentgen difraksiyasi fotosuratlarini taqqoslash orqali ko‘rish mumkin. Moddalarning benuqson kristallanishi esa zaryadlarning harakatchanligini keskin oshishiga, faol qatlamning zaryadlarni tashish xususiyatlarini ortishiga katta yordam beradi. Buning natijasida zaryadlarni yuqori darajada yig‘ish va umumiy quvvatni konvertasiya qilish samaradorligi ortadi. P3HT va PCBM yoki P3HT va ITIC materiallari 9 mg miqdorida shisha butilka ichiga solinib, dixlorbenzol erituvchisidan 0,5 ml quyiladi. Aralashma 24 soat davomida xona temperaturasida magnitli meshalka yordamida materiallarning suyuqlik bo‘ylab bir tekis konsentrasiyali aralashma tayyor bo‘lishigacha aralashtiriladi. Tayyor bo‘lgan aralashmani turli tezliklarda «spin coating» usulida shisha/ITO ustiga o‘tqiziladi.

2.3 - rasm. Spin koater qurilmasi va uning ishlash mexanizmi
O‘tqizish jarayonida spin koater qurilmasiga joylashtirilgan taglik mustahkam o‘rnashib turishligi uchun tegishli nay tirqish orqali havo yordamida vakuumli so‘rilib turiladi (2.3-rasm). Natijada spin koater qurilmasiga kerakli parametrlar, ya’ni taglikni aylantirish vaqti va aylanish tezligi o‘rnatiladi. Va tomchi dozator yordamida taglik ustini to‘la qoplash uchun aralashma taglik yuzasi bo‘ylab quyiladi. So‘ngra spin koater yordamida taglik 20 sekund vaqt davomida, berilgan tezlikda aylantirilib, taglik sirtidan aralashmaning ortiq miqdorini markazdan qochma kuch hisobiga chiqarib tashlanadi. Spin koater qurilmasi yordamida bizga kerakli aralashmalardan tayyorlangan birlamchi fotoelement ikkitadan tayyorlanadi. Bu ikkita fotoelementning bittasi shu tayyor holicha va ikkinchisi esa 20 daqiqada 160 ⁰S haroratda qizdirilib, optik parametrlari o‘lchanadi. Tayyor bo‘lgan arlashmani taglik ustiga o‘tqizish jarayoni 2.2-rasmdagi sxematikada keltirilgan.