Preparation and characterization of different graphene based-materials and investigation in graphene/silicon schottky junction solar cell
Farklı grafen esaslı malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu ve grafen/silisyum schottky eklemli güneş hücresinin incelenmesi
- Tez No: 669067
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL KOCABAŞ, DOÇ. DR. METİN YURDDAŞKAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Energy, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Bu tezde, kolay ve uygun maliyetli yöntemler kullanılarak grafenin üç formu sentezlenmiştir. Grafen oksit (GO) tozu modifiye edilmiş Hummers yöntemiyle, birkaç katmanlı grafen pulları (FLG) sonikasyon ve mikrodalganın yanı sıra elektrokimyasal eksfoliasyon yöntemiyle ve tek katmanlı grafen levha da kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle (CVD) üretilmişlerdir. Düzlemsel boyutu 4-80 μm olan saf grafen oksit başarıyla üretilmiştir. Yüksek kaliteli FLG pulları elektrokimyasal eksfoliasyon (EE) yöntemiyle başarıyla sentezlendi, ardından DMF'de sonikasyon ve hızlı mikrodalga (MW) işlemi yapıldı. Raman spektrumları, nihai üründe birkaç katmanlı grafen oluşumunu doğrulamaktadır. Yüksek kaliteli tek katmanlı grafen levha, geçiş metali olan bakır folyo üzerine CVD yöntemi ile sentezlendiği Raman spektroskopisindeki I2D/IG = 2,05 ve düşük kusur yoğunluğu ID/IG = 0,14 ile teyit edilmiştir. Grafen esaslı fotovoltaik cihaz incelenmiştir, üst görünüş yapısında aktif alanı 0,11 cm2 olan grafen levha olan grafen/silisyum (G/Si) Schottky cihazını üretmek için CVD'de üretilen grafen ve n-tipi silikon altlıklar kullanılmıştır. Schottky cihazını elde etmek için orta ve yüksek katkılı n tipi silisyumun etkisi de araştırılmıştır. Ayrıca, SiO2'nin dağlanma süresi ile grafenin ve p tipi katkılı grafenin ısıl tavlanmasının etkisi de incelenmiştir. Tavlama işlemi, PMMA kalıntısında kayda değer bir azalma gösterirken, nitrik asit buharları ve GO dispersiyonu ile p-katkılı grafen, grafenin çalışma fonksiyonunda bir artış göstermiştir. En iyi elde edilen güç dönüşüm verimliliği (PCE), termal tavlama ve sentezlenmiş GO ile katkılamadan sonra saf grafen/orta katkılı n-Si'de % 3,2 ve p-katkılı grafen/yüksek katkılı n-Si Schottky eklemli güneş hücresinde yaklaşık % 2,24 bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis, three graphene forms are synthesized using practical and cost-effective methods. Graphene oxide (GO) powder, few-layer graphene flakes (FLG), and monolayer graphene sheet have been synthesized by modified Hummers' method, electrochemical exfoliation (EE) method, and chemical vapor deposition method (CVD), respectively. Pure GO with lateral size of 4-80 μm was successfully synthesized. High-quality FLG were synthesized by EE method followed by sonication in DMF and rapid microwave (MW) treatment. Raman spectra confirms the formation of few-layer graphene in the final product. High quality mono-layer graphene sheet was on the copper foil was confirmed by Raman Spectroscopy measurements with I2D/IG = 2.05 and low defect density of ID/IG = 0.14. Graphene based photovoltaic device has been investigated, where CVD graphene sheet with n-type silicon in order to fabricate graphene/silicon (G/Si) Schottky junction solar cell with top-window structure and active area of 0.11 cm2. The effect of moderate and high-doped n-Si were investigated for making Schottky device. The effect of etching time of SiO2, thermal annealing to graphene, and p-doping graphene were also examined. Annealing treatment showed a noteworthy reduction in the PMMA residue, while, graphene p-doping with nitric acid vapors and GO dispersion showed an enhancement in graphene's work function. The best obtained power conversion efficiency (PCE) was found around 3.2% in Pristine graphene/moderate n-Si, and 2.24% in p-G/highly n-Si Schottky junction solar cell after thermal annealing and doping with synthesized GO.
Benzer Tezler
- İndirgenmiş grafen oksit katkılı ZnO, TiO2 ve Ag içeren nanokompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of reduced graphene oxide added ZnO, TiO2 and Ag containing nanocomposite materials
MERVE ÇORUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiNanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ AVAR
- Grafen/kalay esaslı nanokompozitlerin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi
Investigation of the use of graphene/tin based nanocomposides as anode material in lithium ion batteries
SELİN ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Grafen ve bor nitrür katkılarının titanyum diborür – titanyum karbür kompozitlerinin özellikleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of graphene and boron nitride additives on the properties of titanium diboride – titanium carbide composites
BESTE ECEM KAYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Grafen-inorganik nanokompozitlerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve gaz sensör özelliklerinin incelenmesi
Preparation and characterization of graphene-inorganic nanocomposites and investigation of gas sensing properties
FİLİZ BORAN
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİL ÇETİNKAYA
- Nanotribological properties of graphene grown by chemical vapor deposition and transferred onto silicon oxide substrates
Kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle büyütülen ve silisyum oksit alttaş üzerine transfer edilen grafenin nanotribolojik özellikleri
TUNA DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ZEYYAD BAYKARA