2026-04-14T04:28:55Zhttps://recercat.cat/oai/request

oai:recercat.cat:2117/4459782025-11-13T09:23:27Zcom_2072_1033col_2072_452951

Nanosecond pulsed UV laser structuring for organic photovoltaic mini-modules Ali, Sameer Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Química Burgués Ceballos, Ignasi Jiménez Piqué, Emilio Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria química Solar cells -- Design and construction Lasers - Industrial applications Nanosecond pulsed UV laser structuring for organic photovoltaic mini-modules Cèl·lules solars -- Disseny i construcció Làsers -- Aplicacions industrials Aquesta tesi investiga l'ús d'una estructuració làser ultraviolada pulsada de nanosegons (349 nm) per fabricar minimòduls fotovoltaics orgànics d'alt rendiment (OPV). Els principals objectius de la tesi eren aconseguir un marcatge làser d'alta relació d'aspecte, minimitzar les pèrdues resistives i ampliar amb èxit des d'una sola cel·la fins a mòduls sense comprometre l'eficiència de conversió de potència (PCE). Els tres passos clau de patronatge làser coneguts com a P1, P2 i P3 es van optimitzar per a l'ablació selectiva d'ITO, ZnO, capa activa (PM6:DTY6), MoOx i capes de plata. Es van dur a terme experiments variant el corrent, la freqüència i la velocitat de marcatge per optimitzar els paràmetres per a una ablació neta. Els patrons’ resultants es van analitzar mitjançant microscòpia òptica, proves multímetre, perfilometria i microscòpia confocal. Després de l'optimització dels paràmetres, es van fabricar diversos minimòduls amb amplades de cel·la variable i amplades variables dels marcatges P2 per comprovar l'efecte sobre el factor d'ompliment geomètric (GFF). Els resultats demostren que el làser UV de nanosegons es pot utilitzar per a l'estructuració làser de mòduls OPV amb un GFF superior al 98% amb danys mínims, suportant pèrdues resistives baixes i es pot ampliar. Esta tesis investiga el uso de un láser ultravioleta pulsado de nanosegundos (349 nm) para la estructuración de minimódulos fotovoltaicos orgánicos (OPV) de alto rendimiento. Los principales objetivos de la tesis fueron lograr un trazado láser de alta relación de aspecto, minimizar las pérdidas resistivas y escalar con éxito desde una sola celda a módulos sin comprometer la eficiencia de conversión de potencia (PCE). Los tres pasos clave de la formación de patrones láser, conocidos como P1, P2 y P3, se optimizaron para la ablación selectiva de ITO, ZnO, capa activa (PM6:DTY6), MoOx y capas de plata. Se realizaron experimentos variando la corriente, la frecuencia y la velocidad de marcado para optimizar los parámetros para una ablación limpia. Los patrones resultantes se analizaron mediante microscopía óptica, pruebas con multímetro, perfilometría y microscopía confocal. Tras la optimización de los parámetros, se fabricaron varios minimódulos con diferentes anchos de celda y de trazos P2 para comprobar su efecto en el factor de relleno geométrico (FG). Los resultados demuestran que el láser UV de nanosegundos puede utilizarse para la estructuración láser de módulos OPV con un FG superior al 98 % con un daño mínimo, con bajas pérdidas resistivas y escalabilidad. This thesis investigates the use of a nanosecond pulsed ultraviolet laser (349 nm) structuring to fabricate high performance organic photovoltaics (OPV) mini modules. The main objectives of the thesis are (i) to achieve high aspect ratio modules through laser scribing, (ii) to minimise the resistive loses and (iii) successfully upscale from a single cell to modules without compromising the power conversion efficiency (PCE). The three key laser patterning steps known as P1, P2 and P3 were optimised for selective ablation of ITO, ZnO, active layer (PM6:DTY6), MoOx and silver layers. Experiments were conducted were conducted by varying current, frequency, and marking speed to optimise the parameters for clean ablation. The resulting patterns were then analysed using optical microscopy, multimeter testing, profilometry and confocal microscopy. After the optimisation of the parameters several mini modules were fabricated with varying cell widths and varying widths of P2 scribes to check the effect on the geometric fill factor (GFF). The results demonstrate that the nanosecond UV laser can be used for laser structuring of OPV modules with a GFF greater than 98% with minimal damage, supporting low resistive losses and can be scaled up. 2025-06-26 Master thesis https://hdl.handle.net/2117/445978 PRISMA-197208 http://hdl.handle.net/2117/445978 eng Open Access application/pdf Universitat Politècnica de Catalunya