Interface passivation of perovskite solar cells with novel cations
Özgün katyonlar ile perovskit güneş hücrelerinin yüzey pasivasyonu
- Tez No: 760311
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Arayüz mühendisliği ve yüzey kusurlu pasifleştirme, son teknoloji ürünü perovskite güneş pillerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Organik aralayıcılar ile birincil perovskit soğurucunun üstünde iki boyutlu (2D) katman oluşturmak, yalnızca tane sınırlarını pasifleştirmekle ve cihaz performansını iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda stabiliteyi de artırır. Bu çalışmada 2,6-metoksi-feniletil amonyum iyodür (2,6-MeO-PEAI) ve 3,5-metoksi-feniletil amonyum iyodür (3,5-MeO-PEAI) olmak üzere iki yeni katyon (FAPbI3)1−x(MAPbBr3)x (FAMA) perovskitinin üstünde kullanılmıştır, bu da açık devre voltajında (VOC) bir artışa ve stabilitenin artmasına neden olmuştur. Ayrıca katyon pasivasyonu sonrası tavlamanın etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Otlatma insidansı X-ışını kırınımı ölçümleri, 2,6-MeO-PEAI tuzunun 2D perovskit oluşturmadığını, oysa 3,5-MeO-PEAI tuzunun tavlama ile 2D katman oluşturduğunu ortaya koymuştur. Hem fotolüminesans hem de empedans spektroskopisi ölçümleri, tuz pasivasyonu ile rekombinasyonun azaldığını ve bunun da VOC'de bir artışa yol açtığını göstermiştir. 3,5-MeO-PEAI tuzunun eklenmesiyle 1,14 eV kadar yüksek bir VOC değeri elde edilmiştir, ancak 2,6-MeO-PEAI tuzuna sahip hücreler, referans hücrelerin verimliliğini aşarak en iyi genel performansı sergilemiştir. Güç dönüştürme verimliliği (PCE), referans hücre için %18,14 iken, 2,6-MeO-PEAI tuzu ilavesinden sonra %19,15 değerine yükselmiştir. Ayrıca, tuzla işlem görmüş cihazların nem direnci, temas açısı ölçümleriyle kanıtlandığı üzere, büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Üretimden altı hafta sonra, referans hücre ve 2,6-MeO-PEAI ve 3,5-MeO-PEAI uygulanan hücreler, ilk verimlerinin sırasıyla %77, %93 ve %94'ünü korumuştur, bu da tuz pasivasyonunun uzun süreli stabiliteyi geliştirdiğini açıkça göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Interface engineering and surface defect passivation play an important role in the development of state-of-the-art perovskite solar cells. Forming an additional two-dimensional (2D) layer on top of the primary perovskite absorber after treatment with organic spacers not only passivates defects and improves the device performance, but also enhances stability. In this study, two novel cations, that are 2,6-methoxy-phenylethyl ammonium iodide (2,6-MeO-PEAI) and 3,5-methoxy-phenylethyl ammonium iodide (3,5-MeO-PEAI) were used on top of (FAPbI3)1−x(MAPbBr3)x (FAMA) perovskite, which resulted in an increase in open-circuit voltage (VOC) and enhancement of stability. Additionally, the effect of annealing after cation treatment was investigated in detail. Grazing incidence X-ray diffraction measurements revealed that 2,6-MeO-PEAI salt did not form pure 2D perovskite, whereas 3,5-MeO-PEAI salt created a 2D layer upon annealing. Both photoluminescence and impedance spectroscopy measurements indicated that nonradiative recombination was reduced upon salt treatment, which led to an increase in VOC. A VOC value as high as 1.14 eV was achieved with the addition of 3,5-MeO-PEAI salt, however, cells with 2,6-MeO-PEAI salt exhibited the best overall performance, exceeding the efficiency of reference cells. The power conversion efficiency (PCE) increased from 18.14% for the reference cell to 19.15% for the cell treated with 2,6-MeO-PEAI. Moreover, moisture resistance of the salt-treated devices enhanced greatly, which was proved with contact angle measurements. After six weeks from the fabrication, the reference cell, and the cells treated with 2,6-MeO-PEAI and 3,5-MeO-PEAI maintained 77%, 93% and 94% of the initial PCE, respectively, which clearly demonstrated the long-term stability enhancement upon salt treatment.
Benzer Tezler
- Yeni nesil güneş pillerinde organik/hibrit arayüzeylerin elektronik yapısının araştırılması
Investigation of electronic structure at organic/hybrit interfaces in new generation solar cells
DUYGU AKIN KARA
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖRKEM OYLUMLUOĞLU
PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Development of mid-bandgap and wide-bandgap perovskite solar cells by sequential method in pin configuration
Orta bant aralıklı ve geniş bant aralıklı perovskit güneş hücrelerinin pın konfigürasiyonda ardışık yöntemle geliştirilmesi
AMIR ZAREAN AFSHORD
Doktora
İngilizce
2024
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Katıhal perovskite güneş hücrelerinde yük transfer mekanizmalarının açıklanması
Explaining charge transfer mechanisms in solid state perovskite solar cells
ALİ KORAY ERDİNÇ
- Advanced electrical characterization of organic–inorganic hybrid perovskite solar cells by impedance spectroscopy
Organik–inorganik perovskit güneş hücrelerinin empedans spektroskopisi ile elektriksel karakterizasyonu
MEHMET CEM ŞAHİNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Metal oksit-organik hibrit boşluk taşıyıcılı perovskit güneş pillerinin geliştirilmesi
Development of perovskite solar cells with metal oxide-organic hybrid hole transport layer
YAĞMUR SU ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ