Geri Dön

Yeni nesil inorganik nanoparçacıkların sentezi ve boşluk taşıyıcı tabakası olarak perovskit güneş hücreleri uygulamaları

The synthesis of new generation inorganic nanoparticles and their application as hole transport layer in perovskite solar cells

  1. Tez No: 583489
  2. Yazar: SEÇKİN AKIN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERVET TURAN, PROF. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Son yıllarda fotovoltaik teknolojisinde önemli bir yer edinen perovskit güneş hücreleri (PGH), %23'ün üzerindeki verim değerleri ile ticarileşme yolundaki en önemli engellerden birini aşmış durumdadır. Ancak, yüksek verimli hücrelerde boşluk transfer tabakası (HTL) olarak kullanılan organik tabanlı spiro-OMeTAD'ın yüksek maliyeti ve içerdiği higroskopik katkılar sebebiyle uzun-dönem hücre kararlılığına olumsuz etkileri bu hücre türünün ticarileşme potansiyelini sınırlayan temel etkenlerdir. Bu çalışmada, spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında çok daha ucuza elde edilebilme imkanı sunan ve katkı içermemesi sebebiyle aygıt kararlılığı üzerine olumsuz etkileri bulunmayan inorganik CuCrO2 (CCO) ve CuFeO2 (CFO) malzemelerinin HTL olarak n-i-p konfigürasyonlu PGH'lerine entegrasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal yöntem ile üretilen HTL malzemelerinin spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında; iyi boşluk mobilitesi sunduğu ve hem perovskit hem de metal üst elektrot ile uyumlu enerji seviyelerine sahip olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda hücre verimleri ihmal edilebilir histeresis ile CCO için %16.7 (16.04 ± 0.40) ve CFO için %15.5 (15.12 ± 0.28) olarak elde edilmiştir. %19.4 (18.87 ± 0.34) verim sunan spiro-OMeTAD tabanlı hücre ile kıyaslandığında kısmen düşük olan bu değerler, arayüzeylerde meydana gelen olası rekombinasyon olaylarına ve akım kaçaklarına atfedilmiştir. Ancak, hem nem miktarına bağlı raf-ömrü (60 gün) hem de operasyonel kararlılık (500 saat) ölçümlerinden inorganik HTL tabanlı hücrelerin başarılı bir duruş sergilediği tespit edilmiştir. Tahmini maliyet analizlerinin de rapor edildiği çalışmada, yüksek verim/maliyet oranı ve uzun dönem kararlılıkları ile inorganik HTL malzemelerinin PGH'lerinin ticarileşme potansiyelinin pratiğe dönüşmesi açısından iyi bir alternatif olduğu söylenebilir.

Özet (Çeviri)

Perovskite solar cells (PSCs), which have an important role in photovoltaic technology in recent years, have exceeded one of the most important obstacles in the way of commercialization with efficiency values above 23%. However, the high cost of organic-based spiro-OMeTAD, which is used as a hole transport layer (HTL) in high efficiency cells, and its adverse effects on long-term cell stability due to the hygroscopic additives inside, are main factors that limit the commercialization potential of this cell type. In this study, the integration of inorganic CuCrO2 (CCO) and CuFeO2 (CFO) materials into the n-i-p configuration PSCs were successfully carried out. These inorganic materials can be obtained with a much cheaper price as compared to spiro-OMeTAD as well as do not have any negative effect on the stability of the device due to lack of additives. As compared to spiro-OMeTAD, HTL materials produced by hydrothermal method offer good hole mobility and have suitable energy levels with both perovskite and metal top electrode. As a result of the optimization studies, conversion efficiencies were obtained as 16.7% (16.04 ± 0.40) for CCO and 15.5% (15.12 ± 0.28) for CFO with negligible hysteresis. These slightly lower values, as compared to the spiro-OMeTAD-based cell with 19.4% (18.87 ± 0.34) efficiency, were attributed to possible recombination events and current leakages occurring at the interfaces. However, it has been found that inorganic HTL based cells exhibit a successful posture from both humidity dependent shelf-life (60 days) and operational stability (500 hours) measurements. Estimated cost analysis is also reported and it can be said that inorganic HTL materials with high efficiency/cost ratio and long term stability are good alternative for the transformation of commercialization potential of PSCs into practice.

Benzer Tezler

  1. Nanomaterials in macromolecular synthesis

    Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı

    AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF YAĞCI

  2. Production and characterization of white light based on energy up conversion mechanisms in Yb+3,Nd+3,Tm+3 rare earth ions doped y2o3-sio2 nano-phosphor materials

    Yb+3,Nd+3,Tm+3 nadir toprak iyon katkili Y2O3-SiO2 nanofosfor malzemelerde üst enerji̇ dönüşüm mekanizmasına dayalı beyaz ışık üretimi ve karakterizasyonu

    HATUN ÇINKAYA YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÖNÜL ERYÜREK

  3. Biyomedikal uygulamalar için çok-işlevli demir oksit-gadolinyum borat kompozit nanoplatformların geliştirilmesi

    Development of multifunctional iron oxidegadolinium borate composite nanoplatforms for biomedical applications

    OKAN İÇTEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    KimyaHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİRGÜL KARAN

    DOÇ. DR. DURSUN ALİ KÖSE

  4. Production of dental filling composite material with improved mechanical and antibacterial properties by ZnO/chitosan doped Silica/PMMA core/shell nano hybrid structured inorganic matrix

    ZnO/kitosan katkılı Silika/PMMA çekirdek/kabuk nano hibrit yapılı inorganik matris ile mekanik ve antibakteriyel özellikleri geliştirilmiş dental dolgu kompozit malzemesi üretilmesi

    İZEL OK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Biyoteknolojiİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ

  5. Biomedical applications of peptide nanostructures

    Peptit nanoyapıların biyomedikal uygulamaları

    MELİS ŞARDAN EKİZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER