Investigation on the incorporation of quantum dot thin film layers in the organic and inorganic solar cell structures
Kuantum nokta ince film tabakasının organik ve inorganik güneş pili yapılarına eklenmesi
- Tez No: 442037
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE ÇİĞDEM ERÇELEBİ, PROF. DR. MEHMET PARLAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
İnce film tabanlı fotovoltaik güneş pili teknolojisinde en yüksek verimlilik değeri Shockley-Queisser limiti tarafından sınırlandırmakta olup bu aygıtlar bant aralıklarından dolayı yalnızca belirli bir bölgedeki fotonların enerjisini toplayabilmektedirler. Fotovoltaik aygıtların PCE değerini geliştirmek için yeni yaklaşımlara ihtiyaç vardır. Kuantum nokta ince film katmanı, ayarlanabilir bant aralıkları, çoklu eksiton üretim özellikleri (MEG) ve aynı zamanda güneş spektrumunun özel bir bölgesi için kullanılabiliyor olmalarından dolayi, güneş pili aygıtlarının PCE değerini artırmak için cazip bir aday olmaktadır. Kuantum noktalar içerisinde, kurşun sülfat (PbS) elektromanyetik spektrumun kızılötesi bölgesinde mükemmel ışık hassasiyetine sahiptir ve bant yapısı olarak ta 0.7 ile 2.1eV aralığında üretilebilmektedir. Dolayısıyla, PbS kuantum noktalar malzemelerde güneş spektrumunun geniş bölgesinden ışığı toplayabildiğinden geleneksel güneş pili yapısı içerisinde ince film katmanı olarak normalde toplanamayan yakın kızılötesi bölgesinden de foton toplamak için mükemmel bir adaydır. Bu çalışmada, organik ve inorganik güneş pillerinin PCE değerlerini artırmak için yeni bir metod olarak aygıt yapısı içerisinde kuantum nokta ince film katmanının kullanılmasi tartışılmaktadır. Kurşun sülfat kuantum noktalar ince film katmanı organik ve inorganik aygıtlar içerisine ayrı ayrı yerleştirilmektedir. Işık dünüştürücü aygıtlarda kuantum nokta ince film katmanı ile beraber inorganik yarıiletken olarak polikristal kalkopirit CuIn1-xGaxSe2 (CIGS) ve organik yarıiletken olarak Poly (3-hexylthiophene-2,5-diyl) ve poly (6,6-phenyl C61-butyric acid methyl ester) (P3HT:PCBM) karışımı seçilmiştir. Aygıt içerisindeki PbS QDs tabakasının etkisi optiksel, yapısal, morfolojik, elektriksel ölçümler ve geçirgenlik, soğurma, XRD, Raman spektroskopisi, SEM, TEM, PL, fotoiletkenlik, Hall etkisi, harici kuantum verimliliği (EQE), akım-voltaj (I-V), kapasitans–voltaj (C-V) ve empedans ölçümleri ile incelendi.
Özet (Çeviri)
Thin films based photovoltaic solar cell technologies have the Shockley-Queisser limit for maximum efficiencies and these cells can only collect photon in the specific energy range due to their band gap. New approaches are needed to improve the power conversion efficiency (PCE) of photovoltaic devices. Quantum dots (QDs) thin film layer inside any device structure is particularly attractive candidates to increase the PCE of solar cells due to their size adjustable band gap values, multiple exciton generation (MEG) properties. Among the QDs, lead sulfide (PbS) has high photo sensitivity in the infrared (IR) region of electromagnetic spectrum and can be produced with the band gap values in the range of 0.7 to 2.1 eV. Therefore, PbS QD is the material which can be used as a thin film layer in traditional solar cell device architecture to collect photons, having energies in the near IR region which are normally not collected by the devices. In this study, a new method for increasing the PCE of organic and inorganic solar cells by using QDs thin film layer inside the device structure is discussed. Lead sulfide quantum dots (PbS QDs) thin film layers are separately located inside organic and inorganic devices. The polycrystalline chalcopyrite CuIn1-x GaxSe2 (CIGS) thin films as an inorganic semiconductor and a blend of Poly (3-hexylthiophene-2, 5-diyl) and poly (6, 6-phenyl C61-butyric acid methyl ester) (P3HT:PCBM) as an organic semiconductor are chosen to cooperate with QDs thin film layer for the production of light converting devices. To determine the contributions of PbS QDs thin film layer inside the devices, the optical, structural, morphological, electrical measurements were performed by using the transmission, absorbance, XRD, Raman spectroscopy, SEM, TEM, photoluminescence (PL), photoconductivity, Hall effect, external quantum efficiency (EQE), current–voltage (I-V), capacitance-voltage (C-V), and impedance spectroscopy measurements.
Benzer Tezler
- Radyoiyot işaretli noktasal özellikli Cd(Se) nanoparçacıkların sentezi ve biyo-affinitelerinin incelenmesi
Synthesis of radioiodine labelled Cd(Se) quantum dot nanoparticles and investigation of bioaffinite
ÖZLET AKÇA
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
BiyokimyaEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PERİHAN ÜNAK
- Hekzagonal bor nitrür katkılı perovskit katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve katalitik aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of catalytic activities of hexagonal boron nitride incorporated perovskite catalysts
ZEYNEP BALTA
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA BİLGİN ŞİMŞEK
- InGaN/GaN ışık yayan diyotların kuantum verimlerinin araştırılması
Investigation of quantum efficiencies of InGaN/GaN light emitting diodes
NURİ CAN
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TEKE
- Polietilenglikol sübstitüe yeni makromoleküllerin sentezi, fiziksel ve biyolojik özelliklerinin incelenmesi
The synthesis of polyethyleneglycol substituted new macromolecules and investigation of their physical and biological properties
CANAN USLAN
Doktora
Türkçe
2018
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEHİCE ŞEBNEM SESALAN
- Azot içeren düşük boyutlu yarıiletkenlerde foto olayların incelenmesi
An investigation of the photo effects in nitrogen containing low dimensional semiconductor
NAMIK AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURTEN ÖNCAN