سنتز و مشخصه يابي نانوسيم‌هاي نقره بعنوان الكترود شفاف و منعطف به منظور كاربرد در سلول هاي خورشيدي پليمري

Synthesis and Characterization of Silver Nanowires as a transparent and flexible electrode for Application in Polymer Solar Cells

امروزه كاربرد الكترودهاي رساناي شفاف و منعطف نانوسيم هاي نقره (AgNWs) به عنوان جايگزيني براي الكترودهاي ITO در سلول هاي خورشيدي پليمري، به شدت مورد توجه قرار گرفته است. در اين مطالعه سنتز و روش هاي كنترل ابعاد AgNW ها بررسي شده است. ابتدا AgNW ها به روش پلي اُل سنتز شدند. اثر حضور دانه سديم كلرايد به عنوان يك فاكتور كليدي در تشكيل AgNW ها مورد ارزيابي قرارگرفت و هم چنين اثر نسبت پليمر پلي وينيل پيروليدون PVP)) به پيش ماده ي نقره به عنوان عامل كنترل كننده ي ابعاد AgNW ها بررسي گرديد. تشكيل AgNW ها و نسبت ابعاد آن ها به ترتيب، توسط روش هاي طيف سنجي فرابنفش- مرئي (UV-VIS) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) نشان داده شده است. نتايج نشان مي دهد در نسبت هاي پايين PVP/AgNO3 نانوسيم هايي با قطر كم تر و طول بيشتر بدست مي آيند. با استفاده از تكنيك طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FT-IR)، حذف پليمر از روي سطوح نقره، در طي مراحل شست وشو و خالص سازي تاييد مي گردد. به منظور تهيه ي الكترود هاي رساناي شفاف و منعطف AgNW، محلول AgNW برروي بستر منعطف پلي اتيلن ترفتالات (PET) با روش لايه نشاني چرخشي لايه نشاني شد. مقاومت سطحي و درصد عبور نور از الكترودهاي طراحي شده با توجه به تغييرات حجم محلول لايه نشاني شده، به ترتيب با استفاده از مقاومت سنج و دستگاه طيف سنجي UV-VIS در طول موج 550 نانومتر اندازه گيري شد. بهترين الكترود به عنوان جايگزين الكترود ITO با درصد عبور نور 44/47 و مقاومت سطحي 75/2 اهم بر سانتيمتر مربع بدست آمد.

Today, application of silver nanowires (AgNWs) as flexible and transparent conductive electrodes extremely was attracted as an alternative to ITO electrodes in polymer solar cells (PSCs). In current work, synthesis and controlling dimension ratio of the silver nanowires were investigated. Firstly, AgNWs were synthesized by polyol method. The effect of presence of sodium chloride seed were evaluated as a key factor in the formation of silver nanowires. Also the effect of Poly Vinyl Pyrrolidone (PVP) to the silver precursor ratio was investigated as controlling agent of AgNWs aspect ratio. Formation of AgNWs and their aspect ratio were evaluated by Ultraviolet-Visible (UV-Vis) spectroscopy and Scanning Electron Microscopy (SEM), respectively. The results showed that at the low ratio of PVP/AgNO3, obtained AgNWs, showed less diameter and longer length in comparison to high ration of PVP/AgNO3. Using of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) technique, confirmed polymer removing from the surface of silver, during the process of washing and purification. In order to provide flexible and transparent conductive electrode of AgNWs, these nanowires were deposited on a flexible substrate of polyethylene terephthalate (PET) by spin coating technique. Optical and electrical properties of designed electrodes such as surface resistance and transmittance percent were measured using resistivity measurment and UV-Vis spectroscopy in wavelength 550 nm, respectively. Different volume of AgNW solution was applied to construction the flexible electrode. The best electrode as an alternative to ITO was obtained with 44.47% transmittance and surface resistance of 2.75 Ω/cm2.