Püskürtme tekniği ile tantalyum katkılı titanyum dioksit nanoparçacıkların sentezi ve elektron taşıyıcı tabakası olarak perovskit güneş hücreleri uygulamaları
Synthesis of tantalium-doped titanium dioxide nanoparticles by spray pyrolysis technique and perovskite solar cells applications as electron transport layer
- Tez No: 637539
- Danışmanlar: PROF. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Günümüzde artan nüfusla birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyaç artmaktadır. Sonsuz bir enerji kaynağı olan güneş enerjisi, fotovoltaik güneş hücreleri yardımıyla kolaylıkla elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Fotovoltaik güneş hücreleri içerisinde ise son yıllarda perovskit güneş hücreleri gösterdikleri performansla ilgi odağı olmuştur. Perovskit güneş hücrelerinde verimliliği ve kararlılığı etkileyen en önemli faktörlerden biri elektron taşıma katmanı (ETL)'dır. Bununla birlikte, perovskit güneş hücrelerinin geleneksel ETL'leri, düşük iletkenlik ve yüksek tuzak durumu yoğunluğundan muzdariptir. Bu tez çalışmasında; püskürtme tekniği ile sentezlenen tantalyum katkılı TiO2 nanopartiküllerini ilk kez düzlemsel perovskit güneş pillerinde kompakt bir ETL olarak kullandık ve 19,8% verimliliğe sahip bir perovskite güneş hücresi elde ettik. Ayrıca, bu malzemenin fiziksel ve elektriksel özellikleri SEM, AFM, UV, PL ve I-V karakteristikleri ile analiz edilmiştir. Deneysel sonuçlar, bir dizi optimizasyondan sonra en ideal tantalyum-katkı konsantrasyonunun 3% olduğunu gösterdi. Tantalyum katkısından sonra düz bant potansiyelinde pozitif bir kayma ve artan iletkenlik ile birlikte tuzak durum yoğunluğunun azalması, perovskit filmden TiO2 kompakt tabakasına fotojenere elektron enjeksiyonunu ve yük ekstraksiyonunu etkin bir şekilde kolaylaştırdı ve buna bağlı olarak fotovoltaik ve kararlılık performansında iyileşmeye yol açtı. Bu tez çalışması, Ta: TiO2 nanopartiküllerinin, perovskit güneş hücrelerinin üstün ETL'leri olarak pratikte büyük-ölçekli üretilebilmesi için umut vaat ettiğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
Nowadays, renewable energy sources are needed more with increasing population rate. Solar energy that is infinite energy resource can be easily converted into electrical energy with photovoltaic solar cells. Among photovoltaic solar cells, perovskite solar cells have become the center of attention with their performances in recent years. One of the most important factors affecting efficiency and stability in perovskite solar cells is the electron transport layer (ETL). However, the traditional ETLs of perovskite solar cells suffer from low conductivity and high trap state density. In this thesis study; we exploited tantalium-doped TiO2 nanoparticles, synthesized by spray pyrolisis technique, as a compact ETL in planar perovskite solar cells for the first time, and achieved an efficient cell with a efficiency of 19.8%. In addition, the physical and electrical properties of this material were analyzed with SEM, AFM, UV-vis, PL and I-V characteristics. The experimental results showed that the optimum tantalium-dopant concentration was 3% after a series of optimization. A positive shift in the flat-band potential and increased conductivity as well as reduction of the trap density of states after tantalium doping efficiently facilitated photogenerated electron injection and charge extraction from the perovskite film to the TiO2 compact layer, leading to the improvement in the photovoltaic and stability performances. This thesis study demonstrated that Ta:TiO2 nanoparticles show promise for being able to be practically produced on a large-scale as superior ETLs of perovskite solar cells.
Benzer Tezler
- Capacitance voltage spectroscopy in metal-tantalum pentoxide (Ta250)-silicon MOS capacitors
Metal-tantalyum pentoksit (Ta250)-silisyum MOS kapasitörlerin kapasite-gerilim tekniğiyle incelenmesi
PINAR ÖZDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MEHMET GÜNEŞ
- Investigation of structural, optical and electrical properties of undoped and boron doped indium oxide films growth by spray prolysis technique
Püskürtme tekniği ile bor katkılı ve katkısız indiyum oksit filmlerin yapısal, optik ve elektrik özelliklerinin incelenmesi
MEHMET TEMİZ
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RABİA GÜLER YILDIRIM
PROF. DR. MUSTAFA ÖZTAŞ
- Optical and electrical charecteristics of CdSe thin films deposited by spray pyrolysis method
Püskürtme tekniği ile elde edilen CdSe ince filmlerinin optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
CEMİL AKDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZTAŞ
- Püskürtme tekniği ile elde edilen TiO2 filminin yapısal ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural and electrical analyses of TiO2 films deposited by sputtering method
YUNUS ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PERİHAN DURMUŞ
- Püskürtme tekniği ile karbür kaplamalarının sıcaklık kademelerinde tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological characteristics of carbide coatings with spraying techniques in temperature stages
SEVAL YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EYYUP GERÇEKCİOĞLU