Design and development of organolead halide perovskite solar cells
Organik kurşun halojenür perovskit güneş hücrelerinin dizaynı ve geliştirilmesi
- Tez No: 474313
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Bu tezin amacı, organik kurşun halojenür perovskit güneş hücrelerinin ucuz maliyetli ve kolay sentezlenebilir malzemelerle endüstride uygulanılabilecek süreçler kullanılarak tasarlanması ve geliştirilmesidir. Deneylerde, iki farklı yapıda perovskit hücre yapılmıştır. İlk olarak, TiO2 elektron taşıyıcılı n-i-p tipi düzlemsel perovskit güneş hücreleri üretilmiştir. Metilamonyum kurşun iyodür (MAPbI3) perovskit tek ve iki aşamalı sentez yöntemi kullanılarak TiO2 üzerine kaplanmıştır. PCBM ve ZnO yük taşıyıcıları perovskit yüzeyine dönel kaplama yöntemi kullanılarak uygulanmıştır. Perovskit güneş hücreleri Al ve Cu iletken bantlarının arka elektrot olarak eklenmesiyle tamamlanmıştır. Bir diğer hücre tasarımı p-i-n tipi tersine çevrilmiş düzlemsel yapıdadır. Bu yapıdaki cihazlar p-tipi olan NiO iletken malzeme bağlı kalınarak üretilmiştir. NiO, ITO ön elektrotu üzerine deşik taşıyıcı olarak kaplanmıştır. Hücrenin ikinci tabakası tek ve çift aşamalı olarak sentezlenen MAPbI3 perovskit malzemeden oluşmaktadır. Ancak, tek aşamalı olarak sentezlenen NiO deşik taşıyıcılı perovskit güneş hücresi perovskit yüzey kaplamasının yetersizliği sebebiyle çalışmamıştır. Bir sonraki aşama perovskit kristalleri üzerine ZnO ve iyonik sıvı elektron taşıyıcı malzemelerinin kaplanmasıdır. Öte yandan, elektron taşıyıcı tabakası olmayan hücreler de üretilmiştir. NiO deşik taşıyıcılı hücrelerin hepsi, Al ve Cu iletken bantlarının arka elektrot olarak eklenmesiyle tamamlanmıştır. Buna ek olarak, NiO/MAPbI3/ZnO dizilimine sahip hücreler, sıçratma (sputtering) ile oluşturulmuş Au elektrotu içerecek şekilde düzenlenmiştir. Kaplama işlemlerinin tamamı dönel kaplama metodu kullanılarak çevre şartları altında uygulanmıştır. Perovskit güneş hücrelerinin ölçümleri Keithley 2401 Source Meter cihazıyla 100 mW/cm2 gücünde ABET LS 150 Xenon Lamp Source güneş simülatörü kullanılarak yapılmıştır. NiO/MAPbI3/ZnO/Al yapılı perovskit güneş hücresi %7.27×〖10〗^(-3) ile en yüksek verime sahiptir. Ayrıca, hücre 0.51V açık devre voltajı, %27.3 FF ve 0.052 mA/cm2 kısa devre akım yoğunluğu değerlerini göstermiştir. Sonuçlar, havadaki nemin perovskit yapısını bozması sebebiyle literatüre göre oldukça düşük çıkmıştır.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis was to design and develop organolead halide perovskite solar cells by employing cost efficient and easily generated materials via industrially applicable processes. In the experiments, two kinds of perovskite solar cells were fabricated in terms of their device configurations. First, TiO2 electron transport material based n-i-p type planar perovskite solar cells were produced. Using both single and sequential deposition techniques, methylammonium lead iodide (MAPbI3) perovskite was coated on TiO2. PCBM and ZnO charge carriers were applied on perovskite surface by spin coating. The PSCs were completed with the addition of Al and Cu conductive tapes as back contact of the device. The other design was inverted planar PSC. This device was fabricated based on p-type NiO conductive material. NiO was spun on ITO substrates as hole transporting material. The second layer of the device was also MAPbI3 perovskite which was synthesized by both one-step and two-step deposition methods. However, one-step deposited PSCs with NiO as HTM did not work due to insufficient surface coverage. The next step was the coating of ZnO and ionic liquid electron transport materials on perovskite crystals. On the other hand, ETL-free solar cells were also fabricated. All devices with NiO as HTM were finished with attachment of Al and Cu tapes which were the back electrode of the structure. In addition, NiO/MAPbI3/ZnO configurated device was arranged to contain Au electrode deposited by sputtering method. All coating operations were performed by spin coating method under ambient conditions. The PSCs were measured by using Keithley 2401 Source Meter at 100 mW/cm2 irradiance of ABET LS 150 Xenon Lamp Source solar simulator. The PSC with the best efficiency which was 7.27×〖10〗^(-3)% had the configuration as NiO/MAPbI3/ZnO/Al. Moreover, this device demonstrated electrical characteristics of 0.51 V open circuit voltage, 27.3% fill factor and 0.052 mA/cm2 short circuit current density. The results are very low compared to literature due to perovskite degradation originated from high humidity of air.
Benzer Tezler
- Design and development of MMIC instantaneous frequency measurement devices
Anında frekans ölçebilen MMIC cihazların tasarımı ve çalıştırılması
YALÇIN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVZAT YILDIRIM
- Nükleer darbe simülatörü tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and development of nuclear pulse simulator
M.SERDAR KORKUSUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Nükleer MühendislikEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
DR. SERDAR AKDURAK
- Geniş boyutlu dedektörlere uygun, kademeli büyütmeye sahip kısa kızılötesi dalgaboylu objektif tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of discrete zoom swir lens system for large detector formats
BARIŞ TANYELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRAN SAĞLAM
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR SELİMOĞLU
- Design and development of IoT based simulation framework for wireless sensor network towards environment monitoring
Ortam izlemeye yönelik kablosuz sensör ağı için IoT tabanlı simülasyon çerçevesi tasarımı ve geliştirilmesi
ALI HAMZAH NAJM AFLOOGEE
Doktora
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. SEFER KURNAZ