Elektron ve enerji aktarım mekanizmalarının boya ile duyarlaştırılmış güneş pillerinin verimliliği üzerine etkileri
The effects of electron and energy transfer mechanisms on the efficiency of dyes sensitized solar cells
- Tez No: 545887
- Danışmanlar: PROF. DR. HALİME GÜL YAĞLIOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu tez çalışmasında, elektron ve enerji transfer mekanizmalarınınboya ile duyarlaştırılmış güneş pili (DSSC) verimliliğine etkileri ultrahızlı pompa gözlem spektroskopi tekniği kullanılarak araştırılmıştır. DSSC yapılarında fotoduyarlı boya olarak katekol bağlayıcı grubu içerenBordipirometen (BODIPY) boya molekülleri kullanılmıştır. Sentezlenen boya moleküllerinde, aktif bağlayıcı grup pozisyonunun, konjuge bağ uzunluğunun, elektron verici grupların ve molekül simetrisinin yük transfer dinamiklerine etkileri hem çözücü ortamında hemde yarıiletken oksit tabaka üzerindesistematik olarak incelenmştir. Fotoduyarlı boya molekülleri ile oluşturulan DSSC'lerin fotovoltaik performansları, gelen fotonun yük taşıyıcısına dönüşüm verimleri (IPCE) ve I-V ölçümleri ile değerlendirilmiştir. Tez çalışmasında kullanılan boya molekülleri kendi içinde sistematik olması açısından iki gruba ayrılmıştır. Birinci grup boya moleküllerinde uzun konjugasyona sahip bağlayıcı grubun, moleküler rotasyonu engellemeyecek pozisyonlara bağlanması ile en yüksek fotovoltaik performans elde edilmiştir.İkinci grup boya moleküllerinden asimetrik yapıya ve elektron verici özelliği düşük olan yan gruba sahip boya molekülünde en uzun uyarılmış seviye ömrü ve yarıiletken oksitin iletkenlik bandına en hızlı yük transferi gözlenmiştir. Ayrıca, molekülde bağlayıcı grup sayısının artışının pil performansında azalmaya neden olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ultrahızlı pompa gözlem spektroskopi deneyleri, boya moleküllerinin uyarılmış seviye ömürlerinin aktif bağlayıcı grup pozisyonunun, molekülün konjugasyon uzunluğunun, elektron verici yan grubun ve molekül simetrisinin değiştirlmesiyle pil hücrelerinin fotovoltaik performanslarının kontrol edilebildiğini göstermiştir. Üretilen pil hücrelerinde akım yoğunluğunu artırmak amacıyla yarıiletken oksit tabaka kaplı elektrotlar farklı çizgi genişliğinde femtosaniye lazer ile aşındırılmış ve en yüksek pil performansı gösteren boya ile kaplanarak elektron aktarım dinamiklerine etkileri incelenmiştir. Lazer ablasyon tekniği ile aşındırılmış elektrotlar ile yapılan pillerin verimlerinin de artırıldığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effects of electron and energy transfer mechanisms on efficiency of dye sensitized solar cell (DSSC) were investigated by using ultrafast pump-probe spectroscopy technique.Bordipirometen (BODIPY) dye molecules containing a catechol binding group were used as a sensitizer dye in DSSC structures. In the synthesized dye molecules, the effects of active binding group position, conjugate bond length, electron donor groups and molecular symmetry on charge transfer dynamics were investigated systematically both in solvent environment and on semiconductor oxide layer. The photovoltaic performances of DSSCs fabricated with photo-sensitive dye molecules wereevaluated by the incident photon to current conversion efficiency (IPCE) and I-V measurements. The dye molecules used in the thesis study were divided into two groups in terms of being systematic. In the first group of the dye molecules, the highest photovoltaic performance was achieved by binding the long conjugated anchoring group to the positions that would not prevent molecular rotation. In the second group dye molecules, the longest excited state lifetime in solvent environment and fastest electron injection rate to conduction band of semiconductorwas observed for the dye molecule having lower electron donating substituent and asymmetrical dye structure.In addition, it was concluded that the increase in the number of anchoring groups in the molecule caused a decrease in the cell performance. The ultrafast pump-probe spectroscopy experiments have shown that the photovoltaic performance of the cells can be controlled by altering the excited state lifetime, position of the active anchoring group, conjugation length of the molecule, electron donor moiety and molecular symmetry. In an attempt to increase the current density in the fabricated cell, semiconductor oxide layer coated electrodes were ablated with different line width by laser ablation technique and their effects on electron transfer dynamics were investigated by coated with the dye demonstrating the best photovoltaic performance.
Benzer Tezler
- Evolutionary engineering and physiological analysis of antimycin-a resistant Saccharomyces cerevisiae
Antimisin-a dirençli Saccharomyces cerevisiae'nin evrimsel mühendisliği ve fizyolojik analizi
ALİCAN TOPALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Elektrokimyasal enerji depolama uygulamaları için nanoyapı-kontrollü elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of nanostructure-controlled electrode materials for electrochemical energy storage applications
NERİMAN SİNAN TATLI
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ
- LED and visible light-induced metal free ATRP using reducible dyes in the presence of amines
İndirgenebilir boyar madde/amin sistemi ile LED ve görünür bölge ışığıyla başlatılmış metal içeriksiz ATRP
CEREN KÜTAHYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Synthesis of clickable hydrogels and linear polymers by Type II photoinitiation
II. tip fotobaşlatıcıları kullanarak çit çit kimyasına uygun hidrojel ve lineer polimerlerin sentezi
ELJESA MURTEZİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Boradiaza-s-Indasen ve tetraazasiklododekan ikilisinden oluşan yeni supramoleküler yapıların tasarımı, sentezi ve özellikleri
Design, syntheses and properties of novel supramolecular structures based on boradiaza-s-Indacene and tetraazacyclododecane dyads
SERKAN KARAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
KimyaÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ALGI