Review
BibTex RIS Cite

ORGANIC PHOTOVOLTAIC TECHNOLOGY AND TEXTILE APPLICATIONS

Year 2023, Volume: 7 Issue: 2, 188 - 196, 29.12.2023

Abstract

Photovoltaics can be defined as the ability to make a voltage difference when exposed to sunlight. Photovoltaic solar cells are also classified as 1st Generation, 2nd Generation and 3rd Generation. 1st generation solar cells are expensive, hard, requiring a lot of energy to manufacture, while 2nd generation solar cells are batteries with production techniques that require high temperature. However, organic solar cells, one of the 3rd generation solar cells, are polymer-based, flexible and low-cost batteries. Within the scope of this study, photovoltaic technology and organic photovoltaic (OPV) solar cells were examined and the parameters to be used to calculate the power conversion efficiency of the solar cells were mentioned. Wearable textile-based organic solar cells, which is one of the flexible organic solar cells that researches are increasingly intensifying, are also mentioned and the studies of the researchers are included. As a result of the study, we see that the power conversion efficiency values of textile-based organic solar cells have not yet reached as high as the efficiency values of inorganic solar cells, but efficiency improvement studies continue day by day.

References

  • Akman, E., Akın, S., Karanfil, G., Sönmezoğlu, S., 2013. Organik Güneş Pilleri. Trakya Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14, (1), 1-30.
  • Anonim, 2020. Güneş. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Gunes (Son erişim tarihi: 23 Mart 2020)
  • Anonim, 2022. Elektrik. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-elektrik (Son erişim tarihi: 31 Mayıs 2022)
  • Aramugam, S., Li, Y., Senthilarasu, S., Torah, R., Kanibolotsky, A.L., Inigo,A.R., Skabara, P.J., Beeby, S.P., 2016. Fully Spray-Coated Organic Solar Cells on Woven Polyester Cotton Fabric For Wearable Energy Harvesting Applications. Journal of Materials Chemistry A, 00, 1-9. Doi: 10.1039/C5TA03389F
  • Arumugam, S., Li, Y., Glanc-Gostkiewicz, M., Torah, R.N., Beeby, S.P., 2018. Solution Processed Organic Solar Cells on Textiles. IEEE Journal of Photovoltaics, 8, (6), 1710-1715. http://doi.org/10.5258/SOTON/D0153
  • Bagher, A.M., 2014. Comparison of Organic Solar Cells and Inorganic Solar Cells. International Journal of Renewable and Sustainable Energy, 3, (3), 53-58. doi: 10.11648/j.ijrse.20140303.12
  • Bedeloğlu, A., 2009. Fotovoltaik Etki Oluşturan Lif Geliştirilmesi. (Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Bedeloğlu, A.Ç., Koeppe, R., Demir, A., Bozkurt, Y., Sariciftci, N.S., 2010. Development of Energy Generating Photovoltaic Textile Structures for Smart Applications. Fibers and Polymers 2010, Vol.11, No.3, 378-383. DOI 10.1007/s12221-010-0378-0.
  • Borazan, İ., 2018. A Study About Lifetime of Photovoltaic Fibers. Solar Energy Materials and Solar Cells, 192(2019), 52-56. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.12.003
  • Borazan, İ., Bedeloğlu, A.Ç., Demir, A., 2020. A Photovoltaic Textile Design With A Stainless Steel Mesh Fabric. Journal of Industrial Textiles, 0, (0) 1–12. DOI: 10.1177/1528083720904053
  • Boz, O. H., 2011. Günümüzün Alternatif Enerji Kaynağı: Fotovoltaik Güneş Pilleri. (Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Chittibabu, K., Eckert, R., Gaudiana, R., Li, L., Montello, A., Montello, E., Wormser, P., 2005. Photovoltaic Fibers. United States Patent, Patent No.: US 6,913,713 B2. https://patentimages.storage.googleapis.com/69/a3/c1/51c197bd4983a9/US6913713.pdf
  • Demir, E., 2019. Boya Duyarlı Güneş Pilleri İçin Yeni Nesil Nanomalzemelerin Sentezi, Karakterizasyonu ve Uygulamaları. (Yüksek Lisans Tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Ebner, M., Schennach, R., Chien, H. T., Mayrhofer, C., Zankel, A., Friedel, B., 2017. Regenerated cellulose fiber solar cell. Flexible and Printed Electronics, 2, (1), 014002.
  • Eke, R., 2007. Güneş Pili Parametrelerinin İşletme Koşullarıyla İlişkilendirilmesi. (Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Gong, J., Sumathy, K., Qiao, Q., Zhou, Z., 2017. Review on Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs): Advanced Techniques and Research Trends. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 234-246. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.097
  • Graf, R.F., 1999. Modern dictionary of electronics (7th ed.). United States of America: Butterworth-Heinemann.
  • Huang, H., Deng, W., 2014. Introduction to Organic Solar Cells. Organic and Hybrid Solar Cells. (pp.1-18)
  • Imai, T., Takmatsu, S., Shiraishi, K., Marumoto, K., Itoh, T., 2012. Photovoltaic Textiles Manufactured with Precision Die Coating. Procedia Engineering, 47, 502-505. doi: 10.1016/j.proeng.2012.09.194
  • Karasmanaki, E., Tsantopoulos, G., 2019. Exploring Future Scientists' Awareness About And Attitudes Towards Renewable Energy Sources. Energy Policy, 131, 111-119. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2019.04.032
  • Kim, M.S., 2009. Understanding Organic Photovoltaic Cells: Electrode, Nanostructure, Reliability, and Performance (Doktora Tezi, Michigan Üniversitesi)
  • Koç, A., Yağlı, H., Koç, Y., Uğurlu, İ., 2018. Dünyada ve Türkiye’de Enerji Görünümünün Genel Değerlendirilmesi. Mühendis ve Makina, 59, 86-114.
  • Kylberg, W., Araujo de Castro, F., Chabrecek, P., Sonderegger, U., Tsu-Te, B., Nüesch, F., Hany, R., 2011. Advanced Materials, 23, 1015-1019. doi: 10.1002/adma.201003391
  • Lee, Y., Lee, S., Choi, D., 2015. Fabrication and Design of Solar Cell Based on Textile. Fifth Asia International Symposium on Mechatronics (AISM 2015). https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7488885
  • Li, Y, Aramugam, S., Krishnan, C., Charlton, M.D.B., Beeby, S.P, 2019. Encapsulated Textile Organic Solar Cells Fabricated by Spray Coating. Chemistry Select 2019, 4, 407 –412. DOI: 10.1002/slct.201803929
  • Liao, K.S., Yambem, S.D., Haldar, A., Alley, N.J., Curran, S.A., 2010. Designs and Architectures for the Next Generation of Organic Solar Cells. Energies, 3, 1212-1250. doi:10.3390/en3061212
  • Lv, D., Jiang, Q., Liu, D., 2023. Intrinsically Stretchable Fiber‐Shaped Organic Solar Cells. Solar RRL, 7, (14), 2300234.
  • Mather, R.R., Wilson, J.I.B., 2017. Fabrication of Photovoltaic Textiles. Coatings, 7, 63–84, doi:10.3390/coatings7050063.
  • Nelson, J., 2002. Organic Photovoltaic Films. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 6, 87-95.
  • Nunzi, J.M., 2002. Organic Photovoltaic Materials and Devices. Molecular Photonics: Materials, Physics and Devices, C. R. Physique, 3, 523-542.
  • O’Connor, B., Pipe, K., Shtein, M., 2008. Fiber Based Organic Photovoltaic Devices. Applied Physics Letters, 92, 193306. doi: 10.1063/1.2927533
  • Spanggard, H., Krebs, F.C., 2004. A Brief History Of The Development Of Organic And Polymeric Photovoltaics. Solar Energy Materials & Solar Cells, 83, 125-146. doi:10.1016/j.solmat.2004.02.021
  • Sugino, K., Ikeda, Y., Yonezawa, S., Gennaka, S., Kimura, M., Fukawa, T., Inagaki, S., Konosu, Y., Tanioka, A., Matsumoto, H., 2017. Development of Fiber and Textile-Shaped Organic Solar Cells for Smart Textiles. Journal of Fiber Science and Technology, 73, (12), 336-342. doi: 10.2115/fiberst.2017-0049
  • Sundarrajan, S., Murugan, R., Nair, S., Ramakrishna, S., 2010. Fabrication of P3HT/PCBM Solar Cloth By Electrospinning Technique. Materials Letters, 64, 2369-2372. doi:10.1016/j.matlet.2010.07.054
  • Tacer, T. B., 2022. Development of Wearable Photovoltaic Textile and Electro Optical Analysis (Doktora Tezi, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi).
  • Tong, Y., Xiao, Z., Du, X., Zuo, C., Li, Y., Lv, M., Ding, L., 2020. Progress of the key materials for organic solar cells. Science China Chemistry, 63, 758-765.
  • Wageh, S., Raïssi, M., Berthelot, T., Laurent, M., Rousseau, D., Abusorrah, A. M., Al-Ghamdi, A. A., 2021. Digital printing of a novel electrode for stable flexible organic solar cells with a power conversion efficiency of 8.5%. Scientific Reports, 11, (1), 1-16.
  • Wu, C., Kim, T.W., Guo, T., Li, F., 2017. Wearable Ultra-Lightweight Solar Textiles Based on Transparent Electronic Fabrics. Nano Energy, 32(2017), 367-373. http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.12.040.

ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI

Year 2023, Volume: 7 Issue: 2, 188 - 196, 29.12.2023

Abstract

Fotovoltaik, güneş ışığına maruz kaldığında, gerilim farkı yapabilme kabiliyeti olarak tanımlanabilmektedir. Fotovoltaik güneş pilleri de 1. Nesil, 2. Nesil ve 3. Nesil olarak sınıflandırılmaktadır. 1. Nesil piller pahalı, sert, üretimi çok enerji gerektiren, 2. Nesil piller ise yüksek sıcaklık gerektiren üretim tekniklerine sahip pillerdir. Ancak 3. Nesil güneş pillerinden biri olan organik güneş pilleri, polimer esaslı olup, esnek ve maliyeti düşük pillerdir. Bu çalışma kapsamında da fotovoltaik teknolojisi ve organik fotovoltaik (OPV) güneş pilleri incelenmiş olup, pillerin güç dönüşüm verimliliklerini hesaplamak için kullanılacak parametrelerden bahsedilmiştir. Araştırmaların gittikçe yoğunlaştığı esnek organik güneş pillerinden biri olan giyilebilir tekstil esaslı organik güneş pillerinden de bahsedilmiş olup, araştırmacıların yaptıkları çalışmalara yer verilmiştir. Çalışma sonucunda, tekstil esaslı organik güneş pillerinin güç dönüşüm verimlilik değerlerinin henüz inorganik güneş pillerinin verimlilik değerleri kadar yüksek değerlere ulaşamadığı, ancak gün geçtikçe verim iyileştirme çalışmalarının devam ettiğini görmekteyiz.

References

  • Akman, E., Akın, S., Karanfil, G., Sönmezoğlu, S., 2013. Organik Güneş Pilleri. Trakya Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14, (1), 1-30.
  • Anonim, 2020. Güneş. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, https://www.enerji.gov.tr/tr-TR/Sayfalar/Gunes (Son erişim tarihi: 23 Mart 2020)
  • Anonim, 2022. Elektrik. Enerji ve Tabi Kaynaklar Bakanlığı, https://enerji.gov.tr/bilgi-merkezi-enerji-elektrik (Son erişim tarihi: 31 Mayıs 2022)
  • Aramugam, S., Li, Y., Senthilarasu, S., Torah, R., Kanibolotsky, A.L., Inigo,A.R., Skabara, P.J., Beeby, S.P., 2016. Fully Spray-Coated Organic Solar Cells on Woven Polyester Cotton Fabric For Wearable Energy Harvesting Applications. Journal of Materials Chemistry A, 00, 1-9. Doi: 10.1039/C5TA03389F
  • Arumugam, S., Li, Y., Glanc-Gostkiewicz, M., Torah, R.N., Beeby, S.P., 2018. Solution Processed Organic Solar Cells on Textiles. IEEE Journal of Photovoltaics, 8, (6), 1710-1715. http://doi.org/10.5258/SOTON/D0153
  • Bagher, A.M., 2014. Comparison of Organic Solar Cells and Inorganic Solar Cells. International Journal of Renewable and Sustainable Energy, 3, (3), 53-58. doi: 10.11648/j.ijrse.20140303.12
  • Bedeloğlu, A., 2009. Fotovoltaik Etki Oluşturan Lif Geliştirilmesi. (Doktora Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Bedeloğlu, A.Ç., Koeppe, R., Demir, A., Bozkurt, Y., Sariciftci, N.S., 2010. Development of Energy Generating Photovoltaic Textile Structures for Smart Applications. Fibers and Polymers 2010, Vol.11, No.3, 378-383. DOI 10.1007/s12221-010-0378-0.
  • Borazan, İ., 2018. A Study About Lifetime of Photovoltaic Fibers. Solar Energy Materials and Solar Cells, 192(2019), 52-56. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2018.12.003
  • Borazan, İ., Bedeloğlu, A.Ç., Demir, A., 2020. A Photovoltaic Textile Design With A Stainless Steel Mesh Fabric. Journal of Industrial Textiles, 0, (0) 1–12. DOI: 10.1177/1528083720904053
  • Boz, O. H., 2011. Günümüzün Alternatif Enerji Kaynağı: Fotovoltaik Güneş Pilleri. (Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Chittibabu, K., Eckert, R., Gaudiana, R., Li, L., Montello, A., Montello, E., Wormser, P., 2005. Photovoltaic Fibers. United States Patent, Patent No.: US 6,913,713 B2. https://patentimages.storage.googleapis.com/69/a3/c1/51c197bd4983a9/US6913713.pdf
  • Demir, E., 2019. Boya Duyarlı Güneş Pilleri İçin Yeni Nesil Nanomalzemelerin Sentezi, Karakterizasyonu ve Uygulamaları. (Yüksek Lisans Tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Ebner, M., Schennach, R., Chien, H. T., Mayrhofer, C., Zankel, A., Friedel, B., 2017. Regenerated cellulose fiber solar cell. Flexible and Printed Electronics, 2, (1), 014002.
  • Eke, R., 2007. Güneş Pili Parametrelerinin İşletme Koşullarıyla İlişkilendirilmesi. (Doktora Tezi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü)
  • Gong, J., Sumathy, K., Qiao, Q., Zhou, Z., 2017. Review on Dye-Sensitized Solar Cells (DSSCs): Advanced Techniques and Research Trends. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 68, 234-246. http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2016.09.097
  • Graf, R.F., 1999. Modern dictionary of electronics (7th ed.). United States of America: Butterworth-Heinemann.
  • Huang, H., Deng, W., 2014. Introduction to Organic Solar Cells. Organic and Hybrid Solar Cells. (pp.1-18)
  • Imai, T., Takmatsu, S., Shiraishi, K., Marumoto, K., Itoh, T., 2012. Photovoltaic Textiles Manufactured with Precision Die Coating. Procedia Engineering, 47, 502-505. doi: 10.1016/j.proeng.2012.09.194
  • Karasmanaki, E., Tsantopoulos, G., 2019. Exploring Future Scientists' Awareness About And Attitudes Towards Renewable Energy Sources. Energy Policy, 131, 111-119. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2019.04.032
  • Kim, M.S., 2009. Understanding Organic Photovoltaic Cells: Electrode, Nanostructure, Reliability, and Performance (Doktora Tezi, Michigan Üniversitesi)
  • Koç, A., Yağlı, H., Koç, Y., Uğurlu, İ., 2018. Dünyada ve Türkiye’de Enerji Görünümünün Genel Değerlendirilmesi. Mühendis ve Makina, 59, 86-114.
  • Kylberg, W., Araujo de Castro, F., Chabrecek, P., Sonderegger, U., Tsu-Te, B., Nüesch, F., Hany, R., 2011. Advanced Materials, 23, 1015-1019. doi: 10.1002/adma.201003391
  • Lee, Y., Lee, S., Choi, D., 2015. Fabrication and Design of Solar Cell Based on Textile. Fifth Asia International Symposium on Mechatronics (AISM 2015). https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=7488885
  • Li, Y, Aramugam, S., Krishnan, C., Charlton, M.D.B., Beeby, S.P, 2019. Encapsulated Textile Organic Solar Cells Fabricated by Spray Coating. Chemistry Select 2019, 4, 407 –412. DOI: 10.1002/slct.201803929
  • Liao, K.S., Yambem, S.D., Haldar, A., Alley, N.J., Curran, S.A., 2010. Designs and Architectures for the Next Generation of Organic Solar Cells. Energies, 3, 1212-1250. doi:10.3390/en3061212
  • Lv, D., Jiang, Q., Liu, D., 2023. Intrinsically Stretchable Fiber‐Shaped Organic Solar Cells. Solar RRL, 7, (14), 2300234.
  • Mather, R.R., Wilson, J.I.B., 2017. Fabrication of Photovoltaic Textiles. Coatings, 7, 63–84, doi:10.3390/coatings7050063.
  • Nelson, J., 2002. Organic Photovoltaic Films. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 6, 87-95.
  • Nunzi, J.M., 2002. Organic Photovoltaic Materials and Devices. Molecular Photonics: Materials, Physics and Devices, C. R. Physique, 3, 523-542.
  • O’Connor, B., Pipe, K., Shtein, M., 2008. Fiber Based Organic Photovoltaic Devices. Applied Physics Letters, 92, 193306. doi: 10.1063/1.2927533
  • Spanggard, H., Krebs, F.C., 2004. A Brief History Of The Development Of Organic And Polymeric Photovoltaics. Solar Energy Materials & Solar Cells, 83, 125-146. doi:10.1016/j.solmat.2004.02.021
  • Sugino, K., Ikeda, Y., Yonezawa, S., Gennaka, S., Kimura, M., Fukawa, T., Inagaki, S., Konosu, Y., Tanioka, A., Matsumoto, H., 2017. Development of Fiber and Textile-Shaped Organic Solar Cells for Smart Textiles. Journal of Fiber Science and Technology, 73, (12), 336-342. doi: 10.2115/fiberst.2017-0049
  • Sundarrajan, S., Murugan, R., Nair, S., Ramakrishna, S., 2010. Fabrication of P3HT/PCBM Solar Cloth By Electrospinning Technique. Materials Letters, 64, 2369-2372. doi:10.1016/j.matlet.2010.07.054
  • Tacer, T. B., 2022. Development of Wearable Photovoltaic Textile and Electro Optical Analysis (Doktora Tezi, Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi).
  • Tong, Y., Xiao, Z., Du, X., Zuo, C., Li, Y., Lv, M., Ding, L., 2020. Progress of the key materials for organic solar cells. Science China Chemistry, 63, 758-765.
  • Wageh, S., Raïssi, M., Berthelot, T., Laurent, M., Rousseau, D., Abusorrah, A. M., Al-Ghamdi, A. A., 2021. Digital printing of a novel electrode for stable flexible organic solar cells with a power conversion efficiency of 8.5%. Scientific Reports, 11, (1), 1-16.
  • Wu, C., Kim, T.W., Guo, T., Li, F., 2017. Wearable Ultra-Lightweight Solar Textiles Based on Transparent Electronic Fabrics. Nano Energy, 32(2017), 367-373. http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2016.12.040.
There are 38 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Articles
Authors

Buket Turak Tacer 0000-0001-7096-4356

Ayşe Bedeloğlu 0000-0003-2960-5188

Reşat Selbaş 0000-0003-4802-1831

Early Pub Date December 28, 2023
Publication Date December 29, 2023
Published in Issue Year 2023 Volume: 7 Issue: 2

Cite

APA Turak Tacer, B., Bedeloğlu, A., & Selbaş, R. (2023). ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik Ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 188-196.
AMA Turak Tacer B, Bedeloğlu A, Selbaş R. ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi. December 2023;7(2):188-196.
Chicago Turak Tacer, Buket, Ayşe Bedeloğlu, and Reşat Selbaş. “ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI”. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik Ve Teknoloji Dergisi 7, no. 2 (December 2023): 188-96.
EndNote Turak Tacer B, Bedeloğlu A, Selbaş R (December 1, 2023) ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi 7 2 188–196.
IEEE B. Turak Tacer, A. Bedeloğlu, and R. Selbaş, “ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI”, Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi, vol. 7, no. 2, pp. 188–196, 2023.
ISNAD Turak Tacer, Buket et al. “ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI”. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi 7/2 (December 2023), 188-196.
JAMA Turak Tacer B, Bedeloğlu A, Selbaş R. ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi. 2023;7:188–196.
MLA Turak Tacer, Buket et al. “ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI”. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik Ve Teknoloji Dergisi, vol. 7, no. 2, 2023, pp. 188-96.
Vancouver Turak Tacer B, Bedeloğlu A, Selbaş R. ORGANİK FOTOVOLTAİK TEKNOLOJİSİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI. Uluslararası Sürdürülebilir Mühendislik ve Teknoloji Dergisi. 2023;7(2):188-96.