Synthesis of nanomaterials for photovoltaic systems
Fotovoltaik sistemler için nanomalzeme üretimi
- Tez No: 409760
- Danışmanlar: PROF. DR. HANİFİ SARAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: TiO2, güneş hücresi, fotovoltaik, TiO2 nanotüp, Taguchi yöntemi, TiO2, solar cell, photovoltaics, TiO2 nanotube, Taguchi method
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Enerji talebindeki artış ve fosil yakıtların tükenmesi araştırmacıları alternatif enerji çözümleri bulmaya yönlendirmiştir. Sınırsız enerji potansiyeli nedeniyle, güneş bu konuda en çok umut vadeden seçeneklerden biridir. Üçüncü nesil güneş panelleri sınıfının bir parçası olan, boyayla duyarlaştırılmış güneş panelleri, düşük maliyetleri ve istenilen şekilde üretilmeye elverişli olmaları sebebiyle, Grätzel tarafından icat edildiğinden beri geniş çapta süren araştırmalara konu olmaktadır. Hücrenin yapısına bakıldığında, genellikle nano boyutlarda üretilen, yoğunlaşmış bir TiO2 film üzerine organik boya uygulandığı görülür. Bu sistemde, boya ışığı emer ve uyarılmış elektronu iletkenlik bandına taşır. Elektronların rastgele hareketlerinin azaltılması için, nano parçacık temelli filmlere alternatif olarak, nano çubuk ve nano tüpler gibi tek boyutlu yapılar sentezlenmiştir. Kolay üretim yöntemlerine sahip olmaları ve düzgün geometrik dizilimleri sebebiyle TiO2 nanotüp (TNT) filmlerinin bu konuda kullanımları son yıllarda oldukça hız kazanmıştır. Güneş hücrelerinden makul dönüştürme değerleri alabilmek için, çoğu araştırma TNT'lerin alan-hacim oranı, uzunluk-çap oranı, homojen gözeneklilik, kristal yapı, iletkenlik veya reaktiflik değerleri gibi özelliklerinin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Yeni keşfedilmiş bir alan olması nedeniyle, TNT'ler için en uygun koşulların bulunması için bilim insanlarının çok sayıda deneye ihtiyacı var. Bu çalışmada, hidrotermal sentez yöntemi ile TiO2 hammedde tipi, zaman, sıcaklık ve NaOH konsantrasyonu ile TNT'lerin fiziksel ve kimyasal özellikleri arasındaki ilişki araştırılmıştır. Farklı hammadde tipleri olarak, Degussa P25, rutil, anataz ve daha önceki çalışmalarda sentezlenmiş olan ultrasona maruz bırakılmış anataz TiO2 örnekleri kullanılmıştır. Hiç bir deneysel tasarım yöntemi kullanılmadığı takdirde, dört değişkenin dört seviyede incelenmesi için 44=256 adet örnek sentezlenmesi gerekmektedir. Ancak Taguchi yöntemi kullanılması halinde, bu sayı keskin bir şekilde 16'ya düşmektedir. Sentezlenen örnekler, SEM, XRD ve BET yüzey analizleri ile incelenmiş, optimazasyon çalışmaları Minitab İstatistik Yazılımı ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Increasing energy demand and running out of fossil fuels led researchers to find alternative energy solutions. Solar cells are one of the most promising options in that field, because of the unlimited potential of solar power. Dye-sensitized solar cells (DSSCs) are under the class of the third generation solar cells. They have been studied widely since their invitation by Grätzel, because of their low cost and versatile technology. Here, a condense TiO2 film, usually made from nanosized TiO2, carries an organic dye. In this system, dye absorbs the light and carries excited electron into conduction band. For the sake of reduce irregular movement of the electrons, one-dimensional morhologies such as nanowires, nanorods and nanotbues have been synthesized as an option to nanoparticle based films. Due to having easy production methods and ordered geometric arrays, TiO2 nanotube (TNT) films became popular in this application area in recent years. In order to achieve reasonable convertion rates in solar cells, most of these researches deal with improving properties of TNT's such as surface area-to-volume ratio, length-to-diameter ratio, homogenous porosity, desired crystal structure, conductivity or reactivity values etc. For being relatively new discovered field, scientists need numbers of experiments to achieve desired optimized conditions of TNT's. In this research it is aimed to find out the relationship between temperature, type of TiO2 raw material, time, concentration of NaOH solution and physical and chemical properties of TNT's in hydrothermal synthesis. Rutile and anatase bulk TiO2, Degussa P25 and ultrasounded anatase TiO2 (which have been synthesized on previous studies) used as different TiO2 sources. Without using any Design of Experiment (DOE) software, there should be 44=256 experiments for investigation of four different parameters in four levels. Nevertheless the required number of experiment sharply decreases to 16 by applying Taguchi method. Properties of TNT's characterized by SEM, XRD and BET surface area analysis. Finally optimized conditions determined by Minitab Statistical Software.
Benzer Tezler
- Fotovoltaik hücreler için bir boyutlu nanoyapıların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of one dimensional (1D) nanostructures for photovoltaic cells
ALEV TUZCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Enerjiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL BOZ
- Yarı iletken nanomateryallerin fotokatalitik - elektrokimyasal hidrojen üretiminde ve boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanımı
Utilization of semiconductor nanomaterials in photocatalytic - electrochemical hydrogen production and dye sensitized solar cells
ÇAĞDAŞ YAVUZ
- Alkil zincirleri ile sübstitüe asimetrik ftalosiyanin sentezi
Synthesis of alkyl chain substituded unsymmetrical phthalocyanines
NİLGÜN ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESİN HAMURYUDAN
- C3N4 ve 2 boyutlu nanomalzeme esaslı kompozitlerin sentezlenmesi ve fotoelektrokimya-sal özelliklerinin belirlenmesi
Synthesis of C3N4 and 2 nanomaterial based composites and assessment of their photoe-lectrochemical properties
ALİ CAN ÇELT
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Sorting single wall carbon nanotubes by electronic structure using gel chromatography
Tek duvarlı karbon nanotüplerin elektronik yapılarına göre jel kromatografi yöntemi ile ayrılması
FERESHTEH ORDOKHANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ