Effect of co-adsorbent molecules on the performance of dye-sensitized solar cells
Yardımcı adsorban moleküllerin boya duyarlı güneş hücrelerinin performansı üzerindeki etkisi
- Tez No: 1024784
- Danışmanlar: PROF. DR. CEM TOZLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM MUTLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Metalurji Mühendisliği, Engineering Sciences, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Boya duyarlı güneş hücreleri, Dye-sensitized solar cells
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, N719 ile duyarlılaştırılmış TiO₂ tabanlı boya duyarlı güneş hücrelerinde (DSSC) ZE-2OMe molekülünün yardımcı adsorban olarak konsantrasyona bağlı rolü incelenmiştir. Karboksilik asit bağlanma grubuna sahip metoksi fonksiyonlu aromatik bir molekül olan ZE-2OMe, TiO2/N719/elektrolit arayüzü için bir arayüz düzenleyici olarak değerlendirilmiştir. Kontrol sistemi olarak 0.5 mM N719 boya çözeltisi kullanılmış, ZE-2OMe ise boya banyosuna 0.01, 0.02 ve 0.03 mM konsantrasyonlarında eklenmiştir. Hazırlanan fotoanotlar ve aygıtlar optik, kimyasal, fotofiziksel, elektrokimyasal ve fotovoltaik karakterizasyon teknikleriyle incelenmiştir. UV–Vis absorpsiyon ve boya yükleme analizleri, ZE-2OMe'nin görünür bölgede belirgin bir ek ışık absorpsiyonu sağlamadığını ve N719 boya yükleme miktarını artırmadığını göstermiştir. Kontrol fotoanodunda yaklaşık 11.0 nmol cm-2 olan boya yükleme miktarı, 0.01 mM ZE-2OMe ile modifiye edilen fotoanotta 9.54 nmol cm-2 değerine düşmesine rağmen, en yüksek aygıt performansı bu konsantrasyonda elde edilmiştir. FTIR ve XPS analizleri, ZE-2OMe'nin TiO2 yüzeyindeki varlığını ve karboksilat aracılı bir yüzey etkileşimini desteklemiştir. PL/TRPL ve EIS ölçümleri ise düşük ZE-2OMe konsantrasyonunda yük taşıyıcı dinamiklerinin iyileştiğini ve rekombinasyon eğiliminin azaldığını göstermiştir. Optimum DSSC performansı 0.01 mM ZE-2OMe içeren aygıtta elde edilmiş ve bu koşulda güç dönüşüm verimi %3.5'ten %5.4'e yükselmiştir. Bu iyileşmeye Jsc, Voc ve FF değerlerindeki artışlar eşlik etmiştir. Buna karşılık, daha yüksek ZE-2OMe konsantrasyonlarında fotovoltaik performansın düşmesi, aşırı yardımcı adsorban kaplamasının faydalı arayüz düzenleme etkisini sınırlayabileceğini göstermektedir. Genel olarak sonuçlar, ZE-2OMe'nin N719 tabanlı DSSC performansını ışık hasadını veya boya yükleme miktarını artırarak değil, temel olarak TiO2/N719/elektrolit arayüzündeki yük transferi ve rekombinasyon süreçlerini düzenleyerek iyileştirdiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the concentration-dependent role of ZE-2OMe as a co adsorbent in N719-sensitized TiO2-based dye-sensitized solar cells (DSSCs). ZE-2OMe, a methoxy-functionalized aromatic molecule containing a carboxylic acid anchoring group, was evaluated as an interfacial modifier for the TiO2/N719/electrolyte interface. A 0.5 mM N719 dye solution was used as the control system, while ZE-2OMe was introduced into the dye bath at concentrations of 0.01, 0.02, and 0.03 mM. The prepared photoanodes and devices were characterized using optical, chemical, photophysical, electrochemical, and photovoltaic techniques. UV-Vis absorption and dye loading analyses showed that ZE-2OMe did not provide a significant additional visible-light absorption contribution and did not increase N719 dye loading. Although the dye loading amount decreased from approximately 11.0 nmol cm-2 for the control photoanode to 9.54 nmol cm-2 for the 0.01 mM ZE-2OMe modified photoanode, this concentration produced the highest device performance. FTIR and XPS analyses supported the presence of ZE-2OMe on the TiO2 surface and indicated a carboxylate-mediated surface interaction. PL/TRPL and EIS measurements further suggested improved charge-carrier dynamics and reduced recombination tendency at low ZE-2OMe concentration. The optimum DSSC performance was obtained with 0.01 mM ZE-2OMe, where the power conversion efficiency increased from 3.5% to 5.4%. This improvement was accompanied by increases in Jsc, Voc, and FF. In contrast, higher ZE-2OMe concentrations resulted in lower photovoltaic performance, indicating that excessive co-adsorbent coverage may limit the beneficial interfacial regulation. Overall, the results show that ZE-2OMe improves N719-based DSSC performance mainly by regulating charge transfer and recombination processes at the TiO2/N719/electrolyte interface rather than by increasing light harvesting or dye loading.
Benzer Tezler
- Sentetik ve doğal boyaların güneş hücrelerinde kullanımlarının incelenmesi
Investigation of the use of synthetic and natural dyes in solar cells
ÖMER FARUK TUTAR
- Design, properties and applications of natural polymer interpenetrated cationic networks
Doğal polimerle iç içe geçmiş katyonik ağların tasarımı, özellikleri ve uygulamaları
RABİA BOZBAY
- Katkılandırılmış TiO2 ince filmlerin üretilmesi, karakterizasyonu ve boya katkılı güneş pili aygıtlarının geliştirilmesi
Fabrication of doped TiO2 thinfilms, characterization of them and improve of dye sentisized solar cells(DSSCs)
MEVLÜT BOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖMER MERMER
- Boya duyarlı güneş pilleri için ftalosiyanin boyaların geliştirilmesi
Development of phthalocyanine dyes for dye sensitive solar cells
YİĞİT CAN DEMİRCİ
- Neodimyum ile katkılanmış polimer kompozit sentezi ve boyar madde giderimi için kullanılması
Synthesis of neodymium doped polymer composite and its use for dye removal
FERHAT DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Çevre MühendisliğiMunzur ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHTAP TANYOL
DOÇ. DR. GÜZİN PIHTILI YILDIZ
