Geri Dön

Perovskit güneş hücrelerinde kil mineralli iskelet yapılar ve polioksometalat katkılarının performans ve stabilite üzerine etkilerinin incelenmesi

Investi̇gati̇on of the effects of clay mi̇neral scaffold structures and polyoxometalate dopants on performance and stabi̇li̇ty i̇n perovski̇te solar cells

PDF İndir

  1. Tez No: 1019730
  2. Yazar: GAMZE DÖLEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT KUŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışması, perovskit güneş hücrelerinin (PSC) ticari ticarileşmesi önündeki en büyük engeller olan kararlılık, tekrarlanabilirlik ve ara yüzey kayıpları sorunlarını çözmek amacıyla polioksometalat (POM) bileşikleri ve çeşitli kil minerallerinin kullanımını sistematik olarak incelemektedir. Çalışma kapsamında ilk olarak Keggin tipi B1 (tek boşluklu) ve B2 (üç boşluklu) POM bileşikleri sentezlenmiş; bu bileşiklerin hem boşluk transfer tabakasında (PEDOT:PSS) katkı maddesi (dopant) hem de elektron transfer tabakası (PCBM) üzerinde ara yüzey katmanı olarak rolleri değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, %1 oranında B2 katkılanan PEDOT:PSS tabakasının hücre verimliliğini %11,41'den %14,23'e yükselttiğini, PCBM üzerine eklenen B2 katmanının ise voltaj değerlerini artırarak verimi %13,01 seviyesine çıkardığını göstermiştir. POM bileşiklerinin, enerji seviyelerini hizalayarak yük transfer direncini minimize eden bir“elektronik köprü”görevi gördüğü saptanmıştır.Tezin ikinci aşamasında; sepiyolit, montmorillonit, laponit ve hallosit kil minerallerinin aktif perovskit tabakası üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Farklı yüzey aktivasyon işlemleriyle (oksijen plazma ve UV-Ozon) optimize edilen hücrelerde, özellikle sepiyolit katkısı ve UV-Ozon işlemi birleşimiyle %16,51 gibi yüksek bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) ulaşılmıştır. Çalışmanın en özgün bulgularından biri olan 12 aylık kararlılık takibi sonucunda, katkısız referans hücrelerin verimi %11,91'den %9,31'e gerileyerek yaklaşık %22 değer kaybederken; kil katkılı tüm hücrelerin verimlerini zamanla artırarak koruduğu gözlemlenmiştir. Özellikle laponit katkılı hücreler, 12. ayın sonunda %16,58 verimle en yüksek kararlılığı ve performansı sergilemiştir. Elde edilen veriler ışığında, kil minerallerinin sağladığı bu üstün kararlılığın; kontrollü kristal büyümesi, Lewis asit-baz etkileşimleri yoluyla kusur pasivasyonu, nem bariyeri oluşturma ve iyon göçünü baskılama gibi çok fonksiyonlu mekanizmaların bir sonucu olduğu değerlendirilmektedir. Sonuç olarak bu tez, düşük maliyetli ve doğal bir materyal olan kilin, perovskit güneş hücrelerinin hem verimliliğini hem de operasyonel ömrünü uzatarak laboratuvar ölçeğinden ticari uygulamalara geçişte kritik bir çözüm sunabileceğini kanıtlamaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis systematically investigates the use of polyoxometalate (POM) compounds and various clay minerals to solve the problems of stability, repeatability, and interfacial losses, which are the biggest obstacles to the commercialization of perovskite solar cells (PSCs). In the first stage of the study, Keggin-type B1 (single-hole) and B2 (three-hole) POM compounds were synthesized; their roles as both dopant in the hole transfer layer (PEDOT:PSS) and as interfacial layers on the electron transfer layer (PCBM) were evaluated. Experimental results showed that the PEDOT:PSS layer doped with 1% B2 increased the cell efficiency from 11.41% to 14.23%, while the B2 layer added to the PCBM increased the voltage values, raising the efficiency to 13.01%. It was determined that POM compounds act as an“electronic bridge”that minimizes charge transfer resistance by aligning energy levels. In the second stage of the thesis; The effects of sepiolite, montmorillonite, laponite, and hallosite clay minerals on the active perovskite layer were investigated. In cells optimized with different surface activation processes (oxygen plasma and UV-ozone), a high power conversion efficiency (PCE) of 16.51% was achieved, especially with the combination of sepiolite doping and UV-ozone treatment. One of the most unique findings of the study was the 12-month stability monitoring. While the efficiency of the undoped reference cells decreased from 11.91% to 9.31%, losing approximately 22%, it was observed that all clay-doped cells maintained and increased their efficiency over time. In particular, laponite-doped cells exhibited the highest stability and performance with an efficiency of 16.58% at the end of the 12th month. In light of the data obtained, it is evaluated that this superior stability provided by clay minerals is the result of multifunctional mechanisms such as controlled crystal growth, defect passivation through Lewis acid-base interactions, moisture barrier formation, and suppression of ion migration. In conclusion, this thesis demonstrates that clay, a low-cost and natural material, can offer a critical solution for transitioning perovskite solar cells from laboratory scale to commercial applications by extending both their efficiency and operational lifespan.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    917473

    Kimyasal işlemlerden geçirilmiş bazı killerin perovskit güneş hücrelerinde performans üzerine etkileri

    Effects of some chemically treated clays on performance in perovskite solar cells

    BUSE NUR BÜTÜN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Kimya MühendisliğiKonya Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESMA YENEL DEMİR

  2. Tez No

    846274

    The role of oxidative stress factors in the pathophysiology of Ocular Rosacea, analysis of tears and other materials

    Oküler Rosacea patofizyolojisinde oksidatif stres faktörlerinin rolü, gözyaşı ve diğer materyallerin analizi

    NİLÜFER YEŞİLIRMAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyokimyaGazi Üniversitesi

    Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NESLİHAN BUKAN

    PROF. DR. JEAN-LOUIS BOURGES

  3. Tez No

    610035

    Application of efficient photoelectrodes prepared by chalcogenide nanoparticle and cesium lead bromide perovskite sensitized 3D-ZNO nanostructure in photoelectrochemical solar cells

    Fotoelektrokemik güneş hücrelerindeki kolojenid nanopartikle ve cesıum lead bromid perovskit sensitiz 3D-ZNO nanostructure'in hazırlayan etkili fotoelektrod uygulamaları

    MEHRDAD FARAJI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR

  4. Tez No

    901511

    c-Si heteroeklem/perovskit tandem güneş hücrelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    Development of c-Si SHJ/perovskite tandem solar cells and characterization

    ELİF DAMGACI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiNiğde Ömer Halisdemir Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YÜKSEL KAPLAN

    DOÇ. DR. AYŞE SEYHAN

  5. Tez No

    791521

    Novel hole transport, large ammonium cation and dopant materials for realization of high-performance perovskite solar cells

    Yüksek performanslı perovskit güneş hücreleri için özgün boşluk taşıma, büyük amonyum katyonu ve katkı malzemeleri

    ESRA BAĞ ÇELİK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ

    DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ

Geri Dön