Application of efficient photoelectrodes prepared by chalcogenide nanoparticle and cesium lead bromide perovskite sensitized 3D-ZNO nanostructure in photoelectrochemical solar cells
Fotoelektrokemik güneş hücrelerindeki kolojenid nanopartikle ve cesıum lead bromid perovskit sensitiz 3D-ZNO nanostructure'in hazırlayan etkili fotoelektrod uygulamaları
- Tez No: 610035
- Danışmanlar: PROF. DR. NURDAN DEMİRCİ SANKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Bu tezde, kimyasal banyo biriktirme (CBD) yöntemi kullanılarak flor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı cam üzerine çiçek ve denizkestanesi benzeri üç boyutlu (3D) morfolojileri olan çinko oksit (ZnO) tabakaları büyütülmüştür. Daha sonra 3D-ZnO üzerine aynı yöntemle nanoyapılı kadmiyum sülfür (CdS) ve kadmiyum selenür (CdSe) tabakası büyütülmüştür. CdS ve CdSe kalkojen yapılara ek olarak, hazırlanan tezde ZnO nanoyapıların kurşun bromür perovskit (CsPbBr3) ile heteroeklemlerinin oluşturulması üzerine çalışılmıştır. Tüm bu heteroeklem yapılar, fotoelektrokimyasal güneş pillerinde fotoaktif elektrot olarak kullanılmıştır. Tez kapsamında CdSe ve CdS katmanlarını optimize etmek için ZnO / CdSe ve ZnO / CdS / CdSe yapısı 200 ° C'de 2 saat termal tavlama işlemine tabi tutularak performanslarının arttığı saptanmıştır. Üretilen tüm yapılar X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), x-ışını kırınım spektroskopisi (XRD), Uv-vis ve fotoluminesans (PL) spektroskopileri, kullanılarak analiz edilmiştir. Bunlara ek olarak üretilen morfolojiler ve kompozisyonları taramalı elektron mikroskopisi (SEM), geçirimli elektron mikroskopisi (TEM) ve enerji dağıtıcı X-ışını (EDX) ile analiz edilmiştir. İncefilmlerin başarı ile büyütüldüğü bu analizler sonucunda kanıtlanmış ve elde edilen buğuların literatüre paralel olduğu görülmüştür. Son olarak sentezlenen yapılar fotoelektrokimyasal güneş pili su ayırma sisteminde fotoanot olarak kullanılmıştır. Bu sistemin ana amacı güneş ışığını kullanarak suyun elektroliz edilmesi ve hidrojen üretilmesidir. Çıplak ZnO ve ZnO-CdS-CdSe elektrotlarının dış kuantum verimliliği (IPCE) sırasıyla %12 ve %51 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, ZnO-CsPbBr3 fotoelektrotların maksimum IPCE'si yaklaşık % 37 olduğu saptanmıştır. Bu veriler, çalışmamızda hazırlanan heteroeklem bazlı elektrotların, güneş enerjisi kullanılarak su ayrıştırılması sistemlerinde kullanmaları için çok ümit verici olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, nanostructured zinc oxide (ZnO) layer with flower and urchin-like 3D morphologies have been deposited on fluorine-doped tin oxide (FTO) coated glass using chemical bath deposition (CBD) method. Then a thin layer of nanostructured cadmium sulfide (CdS) and selenide (CdSe) have been deposited on 3D ZnO with the same method. Additionally, a lead bromide perovskite (CsPbBr3) layer structure has been fabricated on the ZnO layer via spin coating method with the aim of the utilization of these material in to photoelectrochemical water splitting device as photo anode. Moreover, to modify the cadmium selenide layers, two ZnO/CdSe and ZnO/CdS/CdSe structures have been treated by thermal annealing at 200o C for 2 hours. As a result, the crystalline structure of the photoanodes was modified significantly. The structures also were analyzed using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), x-ray diffraction patters (XRD), Uv-vis and photoluminescence (PL) spectroscopies, finally the morphologies and compositions were analyzed with scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), and energy dispersive X-ray (EDX). The substrates were proven by the mentioned analysis and compared with other works in literature. Then the synthesized structures were used as photoanode in the photoelectrochemical solar cell water splitting system. The aim of the system was the production of hydrogen from splitting water molecules using sunlight. The incident photon-to-charge carrier efficiency (IPCE) efficiency of the bare ZnO and ZnO-CdS-CdSe electrodes have been calculated as 12% and %51, respectively. Moreover, the maximum IPCE of the ZnO-CsPbBr3 photoelectrode was approximately 37%. These data indicated that the heterojunction based electrodes prepared in this study are very promising in order to utilize them into solar water splitting systems.
Benzer Tezler
- Chalcogenides in photoelectrochemical hydrogen production application and characterization
Fotoelektrokimyasal hidrojen üretiminde kalkogenidlerin uygulamaları ve karakterizasyonları
RANA MUHAMMAD ZUNAIN AYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
- Synthesis and characterization of novel organometallic-semiconductor nanocomposit photoelectrodes
Yeni organometalik-yarı iletken nanokompozit fotoelektrotların sentezi ve karakterizasyonu
EMRE YUSUF GÖL
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN KARABUDAK
- Development of multi metal oxide photo-electrodes for energy applications
Enerji uygulamaları için çoklu metal oksit foto-elektrotların geliştirilmesi
ECEM EZGİ ÖZKAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. ENGİN KARABUDAK
- Nb katkılı TiO2 ince filmlerin üretilmesi ve boya duyarlı güneş hücrelerine uygulanması
Production of Nb doped TiO2 thin films and their application to dye sensitized solar cells
MELİH ŞENEL
- g-C3N4 destekli bimetalik sülfür nanokompozitlerinin fotokatalitik H2 üretiminin incelenmesi
Investigation of photocatalytic H2 production of g-C3N4 supported bimetallic sulfide nanocomposites
SERPİL KİSBET
