Preparation and characterization of plasmonic dye-sensitized solar cells based on Au@SiO2 AND Ag@SiO2 core-shell nanoparticles for solar energy utilization
Güneş enerjisi kullanımı için Au@SiO2 VE Ag@SiO2 çekirdek-kabuk nanoparaçacıklarına dayalı plazmonik boya-sensitize güneş pillerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 779107
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET MAHİR BÜLBÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Uzun vadeli çevresel ve ekonomik uygulanabilirliği sağlamak için artan enerji taleplerini yenilenebilir ve temiz kaynaklarla karşılamak çok önemlidir. Uygulanabilir bir yenilenebilir enerji kaynağı olarak güneş pillerinin geleceği, bu bileşenlerde yapılan verimlilik ve maliyet iyileştirmelerine bağlıdır. Boyaya duyarlı güneş pili (DSSC), güneş ışığı enerjisinden elektron üretmek için en etkili cihazlardan biridir. Avantajları, düşük maliyetli işlemeyi içerir. Çeşitli faydalarına rağmen, DSSC'ler diğer güneş pillerinden daha düşük bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) sahiptir. Yüksek verimli DSSC'ler oluşturmak için, ışık hasadı ve elektron taşınmasını artırma dahil olmak üzere farklı yöntemler mevcuttur. Bu tezde, sıvıda lazer ablasyon tekniği kullanılarak Au@SiO2 ve Ag@SiO2 çekirdek-kabuk nanoparçacıkları hazırlandı ve bu nanoparçacıklar Plazmonik Boyaya Duyarlı güneş pillerinde (DSSC) kullanıldı. DSSC'lerin akım-gerilim(I-V) karakteristik eğrileri hem karanlıkta hem de 100 mW/cm2 altında gerçekleştirilmiş ve oda sıcaklığında birbirleriyle karşılaştırmalı deneysel sonuçlar elde edilmiştir. Au@SiO2 ve Ag@SiO2 çekirdek-kabuk NP'leri, sulu bir silika solüsyonunda darbeli lazer ablasyonu ile farklı lazer enerjileri (50 mJ,100mJ,150 mJ) kullanılarak hazırlandı. Sonuçlar, kullanılan lazer enerjisinin hazırlanan nanoparçacıkların yapısal özellikleri üzerindeki etkisini yüksek oranda göstermiştir ve bu da diğer özellikleri de etkilemektedir. Au@SiO2 ve Ag@SiO2 için XRD, artan lazer enerjisiyle kristalliğin arttığını ve kristalit boyutunun arttığını gösterir. Transmisyon elektron mikroskobu, lazer enerjisiyle her iki NP türü için artan bir ortalama çap gösterir. UV-görünür absorbans, lazer enerjisini artıran hafif bir kırmızı kayma ile her iki NP için de önemli plazmonik rezonans gösterir. Metal NP'lerin güneş pili katmanlarına dahil edilmesi, özellikle plazmonik frekansta aktif katmanın absorpsiyonunu artırarak verimliliklerini artırır. Farklı NP'lerin etkisi incelendi ve nanopartikül içermeyen çıplak güneş pili ile karşılaştırıldı. Au@SiO2 ve Ag@SiO2 NP'lerinden oluşan DSSC güneş pili, özelliklerinde önemli bir gelişme gösterir. Sonuçlar, Au@SiO2 ve Ag@SiO2'nin seçici saçılma faktörleri olarak kullanılabileceğini ve verimli DSSC'ler vaat ettiğini ortaya koydu.
Özet (Çeviri)
It is crucial to fulfill rising energy demands with renewable and clean sources to ensure long-term environmental and economic viability. The future of solar cells as a viable renewable energy source hinges on the efficiency and cost improvements made these components. The dye-sensitized solar cell (DSSC) is one of the most effective devices to producing electrons from solar light energy. Their benefits include low-cost processing. Despite their various benefits, DSSCs have a lower power conversion efficiency (PCE) than other solar cells. Different methods exist to create highly efficient DSSCs, including enhancing light harvesting and electron transport. In this thesis, Au@SiO2 and Ag@SiO2 core-shell nanoparticles were prepared using the laser ablation technique in liquid and these nanoparticles were employed in Plasmonic Dye Sensitized solar cells (DSSC). Current-voltage(I-V) characteristic curves of DSSCs were performed both in the dark and under 100 mW/cm2 and obtained experimental results compared to each other at room temperature. Au@SiO2 and Ag@SiO2 core-shell NPs were prepared using different laser energies (50 mJ,100mJ,150 mJ) by pulsed laser ablation in an aqueous silica solution. The results highly showed the effect of the used laser energy on the structural properties of the prepared nanoparticles, which in turn affect the other properties. The XRD for Au@SiO2 and Ag@SiO2 shows that the crystallinity enhanced, and the crystallite size increased with increased laser energy. The transmission electron microscopy shows an increasing average diameter for both NPs types with the laser energy. The UV-visible absorbance shows significant plasmonic resonance for both NPs, with a slight red shift increasing the laser energy. Incorporating metal NPs into solar cell layers enhances their efficiency by increasing the active layer's absorption, especially at the plasmonic frequency. The effect of the different NPs was examined and compared with the bare-solar cell without nanoparticles. The DSSC solar cell composed of Au@SiO2 and Ag@SiO2 NPs shows significant enhancement in their characteristics. The results revealed that Au@SiO2 and Ag@SiO2 could be employed as selective scattering factors, promising efficient DSSCs.
Benzer Tezler
- Absorption, luminescence, and scattering of single nano-objects
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA YORULMAZ
Doktora
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversiteit LeidenPROF. DR. MICHEL ORRIT
DR. ALEXANDER GAIDUK
- Preparation and surface modification of noble metal nanoaparticles with tunable optical properties for SERS applications
Ayarlanabilir optik özelliklere sahip metal nanoparçacıkların hazırlanması yüzeylerinin modifiye edilmesi ve SERS uygulamaları
MURAT KAYA
- İçeceklerde bulunan amaranth tayinine yönelik sensörlerin hazırlanması
Preparation of sensors for the amaranth detection in beverages
FATMA ÖZGE ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLAY BERELİ
- Preparation and characterization of silver nanoparticles added poly(N-methylaniline) spheres
Gümüş nanoparçacık eklenmiş poli (N-metilanilin) kürelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
MARWAH AL-BAYATI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
KimyaAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KAYA
DR. YELİZ AKPINAR
- Preparation of silver nanoparticles loaded polyaniline-titanium dioxide nanocomposite material and usage in environmental remediation
Gümüş nanoparçacıkların yüklendiği polianilin-titanyum dioksit nanokompozit malzemenin hazırlanması ve çevre ıslahında kullanımı
MOHAMED ELBUZEDI
Doktora
İngilizce
2020
KimyaAtılım ÜniversitesiMühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KAYA
DOÇ. DR. SEHA TİRKEŞ