Effects of encapsulation on perovskite thin films and solar cells
Enkapsülasyonun perovskit ince filmleri ve güneş hücreleri üzerindeki etkileri
- Tez No: 809077
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Perovskit malzemeleri, çeşitli optoelektronik uygulamalar için önemli bir potansiyele sahip olduğundan büyük ilgi çekmektedir. Özellikle güneş hücrelerinde aktif malzeme olarak kullanıldığında, perovskitler güneş enerjisini verimli bir şekilde elektriğe dönüştürme kabiliyetleri sayesinde ön plana çıkmaktadır. Ancak, bu malzemelerin dış etkenlere maruz kaldıklarında bozulma eğilimleri çevresel faktörlerin etkisi altında performanslarını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu tez, perovskit ince filmler ve güneş hücrelerinin bozulmasını ele alarak, bu soruna çözüm bulmayı hedeflemektedir. Bu amaçla, perovskit malzemelerini zararlı çevresel faktörlerden korumak için bariyer geliştirme süreci olan enkapsülayon teknikleri çalışılmıştır. Perovskit ince filmleri ve güneş hücrelerini etkili bir şekilde kapsülleyerek, çalışma ömürlerini uzatmak mümkün olmaktadır. Enkapsülasyon işlemi, büyük ölçekli endüstriyel üretim için hala çözülmemiş olan kararlılık ve geniş alanlı imalat sorunları nedeniyle perovskite güneş hücresi teknolojisinde en büyük öneme sahiptir. Oksijen ve su buharı gibi çevresel faktörlere maruz kalma, perovskite güneş hücrelerinin performansında geri dönüşü olmayan bozulmaya neden olmaktadır. İyi bir enkapsülasyon, çevreden sıkı bir yalıtım sağlaması ve viii herhangi bir zararlı maddenin güneş hücresine girmesini önlemesine ek olarak şeffaf olmalı ve elektriksel olarak güneş hücresinin çalışmasına müdahale etmemelidir. Bu çalışmada Surlyn bazlı Meltonix, EVA ve Enlight gibi çeşitli malzemeler incelenmiştir. Enkapsülasyon malzemesinin ve üretim koşullarının perovskit güneş hücresinin ve ince filmin elektriksel ve optik özelliklerine etkisi bu üç malzeme için incelenmiştir. Güneş hücresi parametrelerinin Surlyn bazlı Meltonix ve Enlight malzemesinden daha az etkilendiği bulunmuştur. Enlight ile enkapsülasyon durumunda, verimlilik laminasyondan sonra biraz düşüş göstermiş ve sınırlı bir test süresinden sonra sabit kalmıştır. Bu durum üzerine son çalışmada Enlight ve Meltonix malzemeleri perovskite güneş hücresi üzerine çift katmanlı enkapsülasyon şeklinde uygulanmış, ısı ve nem ile yaşlandırma testine tutulmuştur. Bununla birlikte, yaşlandırma deneyinin süresi, incelediğimiz perovskit güneş hücrelerinin ve filmlerin uzun vadeli kararlılığı hakkında bir sonuca varmak için yeterli değildir. Son olarak, Enlight ve Surlyn bazlı Meltonix ile birlikte PIB kenar dolgusu kullanılarak gerçekleştirilen çift katmanlı enkapsülasyonun, perovskit güneş hücrelerinin elektriksel özelliklerini etkilemediği gözlemlenmiştir. Bu sonuç, bu çalışmada malzemelerin ve işlemlerinin, perovskit filmlerin malzeme özelliklerinde herhangi bir büyük değişikliğe neden olmadığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Perovskite materials have attracted considerable interest due to their potential as viable options for a range of optoelectronic applications. Among them, their potential as active materials in solar cells has drawn considerable interest. Perovskite materials possess exceptional properties that make them well-suited for the efficient conversion of sunlight into electricity, thereby boosting solar cell performance. However, a significant challenge lies in their susceptibility to degradation when exposed to external environmental conditions, which hampers their ability to perform. This thesis focuses on addressing the issue of perovskite thin film and solar cell degradation by exploring encapsulation techniques. Encapsulation involves the development of protective barriers to shield perovskite materials from harmful environmental factors. By effectively encapsulating solar cells, it is possible to extend their operational lifespan. The process of encapsulation has the utmost importance in perovskite solar cell technology because of the stability and large-area manufacturing problems that are still not solved for large-scale industrial production. Exposure to environmental factors such as oxygen and water vapor leads to irreversible degradation in the performance of perovskite solar cells. A good encapsulation should offer effective environmental insulation, preventing the ingress of harmful substances, while also being transparent and electrically non-interfering with the functioning of the solar cell. In this work, various encapsulation materials such as Surlyn-based Meltonix sheet, EVA, and Enlight were studied. The effect of vi the encapsulation material and production conditions on the electrical and optical properties of the solar cell and perovskite thin film were studied for these three encapsulation materials. The solar cell parameters were found to be less affected by Surlyn-based Meltonix and Enlight encapsulation. In the case of Enlight encapsulation, the efficiency dropped slightly after the lamination and remained stable after a limited time of testing. In the last study, Enlight and Meltonix materials were applied as a double-layer encapsulation format on perovskite solar cells, and they underwent aging tests involving heat and humidity exposure. However, the duration of the aging experiment is not sufficient to draw conclusions about the longterm stability of the investigated perovskite solar cells and films. Additionally, it was observed that the electrical properties of the perovskite solar cells were not affected by the double-layer encapsulation using Enlight and Surlyn-based Meltonix, along with the PIB edge seal. This result indicates that the materials and processes employed in this study did not cause any significant changes in the material properties of the perovskite layer.
Benzer Tezler
- Thin film coatings with various materials and techniques for smart glass applications
Akıllı cam uygulamaları için farklı malzemeler ve tekniklerle ince film kaplamalar
AYŞE DİCEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
- Yüksek verimli ve ısıl dayanımlı perovskit güneş hücreleri için yeni ftalosiyanin türevi boşluk taşıyıcı malzemelerin geliştirilmesi
Development of new phthalocyanine derivatives as hole transport material for high efficient and thermally stable perovskite solar cells
ZEYNEP DALKILIÇ
- Exploring perovskite-metal nanoassembliesfor photocatalytic applications
Başlık çevirisi yok
SERYİO SARİS
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN
- Fotovoltaik güneş hücrelerinde enkapsülasyon malzemesi olarak kullanılacak epoksi reçineler için yeni fotobaşlatıcı sentezi ve uygulamaları
Synthesis and application of new photosensitizer as the encapsulation material for epoxy resin to be used encapsulation materials in photovoltaic solar cell
BAHAR TOSUN ERCAN
