Geri Dön

Katkılı çinko oksit ince filmlerin püskürtülerek kaplama tekniği ile üretilmesi ve polimer güneş hücrelerinde kullanılması

Fabrication of doped zinc oxide thin films by spray coating technique and its application in polymer solar cells

PDF İndir

  1. Tez No: 810870
  2. Yazar: KEZİBAN GEGİN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET DEMİR, DOÇ. DR. ARİF KÖSEMEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Düzce Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yenilenebilir Enerji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 110

Özet

Bu çalışmada düşük sıcaklıkta (≤150 °C) katkısız, katkılı ve eş katkılı olarak ZnO nanoparçacıklar üretilmesi ve atmosfer koşullarında püskürtülerek kaplama yöntemiyle ters tip organik güneş hücre yapısında elektron taşıma malzemesi olarak kullanılmasının fotovoltaik performans üzerine etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda, öncelikle üç farklı element (Al, Sn ve Y) kütlesel olarak sırasıyla %0,5, %1, %3 ve %5 oranlarında katkılanmıştır. Tüm örneklerin yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımı X-ışını spektroskopisi (EDX), X-ışını kırınımı (XRD) ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile incelenmiştir. Optik özellikler ultraviyole görünür (UV-VIS) spektrofotometre kullanılarak karakterize edilmiştir. Fotovoltaik performans değerlendirmesi için açık devre gerilimi (Voc), kısa devre akım yoğunluğu (Jsc), dolum faktörü (FF) ve güç dönüşüm verimliliği (PCE) gibi temel parametreler değerlendirilmiştir. Özellikle Al katkısı, parçacık boyutunu küçülterek, Jsc değerinde bir artış meydana getirmesiyle hücrelerin fotovoltaik performansının iyileşmesini sağlamıştır. Katkısız ZnO nanoparçacıklı hücreler %1,59 PCE ile referans olarak belirlenmiştir. Tüm durumlar değerlendirildiğinde, tek katkı elementi olarak %5 Al katkılı hücreler %3,72 PCE ile en iyi fotovoltaik performansı göstermiştir. Ayrıca, farklı eş katkı oranları kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde, (%0,5 Al - %0,5 Sn), (%0,5 Sn-%1 Y), (%0,5 Al - %1 Y) ve (%0,5 Al - %1 Sn) olacak şekilde dört farklı durum değerlendirilmiştir. Sonuçlar, eş katkılı ZnO nanoparçacıklarının güneş hücrelerinin fotovoltaik performansını artırdığını göstermiştir. En iyi PCE, %2,40 ile (%0,5 Al-%1 Sn) durumunda elde edilmiştir. Bilinen literatürde ilk kez denenen Sn ve Y eş katkısı (%0,5 Al-%1 Y) durumu için, %1,99 PCE ile katkılanmasının güneş hücrelerinin performansını artırabileceğini göstermektedir. Tüm bu sonuçlar, ZnO nanoparçacıklarının ters tip güneş hücrelerinin performansını etkileyen önemli faktörler olduğunu vurgulamaktadır ve uygun katkılama oran ve koşullarını sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

This study aims to investigate the effects of synthesizing undoped, doped, and co-doped ZnO nanoparticles at low temperatures (≤150 °C) and using them as electron transport materials in inverted-type organic solar cell structures via spray coating method under atmospheric conditions. In this context, three different elements (Al, Sn, and Y) were doped at mass ratios of 0.5%, 1%, 3%, and 5%, respectively. The structural characteristics of all samples were examined using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The optical properties were characterized using an ultraviolet-visible UV-VIS spectrophotometer. The evaluation of photovoltaic performance involved assessing key parameters such as open-circuit voltage (Voc), short-circuit current density (Jsc), fill factor (FF), and power conversion efficiency (PCE). Specifically, the doping of Al resulted in a reduction in particle size and an improvement in Jsc, leading to enhanced photovoltaic performance of the cells. Undoped ZnO nanoparticle-based cells were set as the reference with a PCE of 1.59%. Among all cases considered, single-doped cells with 5% Al exhibited the best photovoltaic performance with a PCE of 3.72%. Furthermore, experiments were conducted using different co-doping ratios, including (%0.5 Al-%0.5 Sn), (%0.5 Sn-%1 Y), (%0.5 Al-%1 Y), and (%0.5 Al-%1 Sn). The results showed that co-doped ZnO nanoparticles enhanced the photovoltaic performance of solar cells. The highest PCE of 2.40% was achieved for the (%0.5 Al-%1 Sn) case. The co-doping of Sn and Y, which was tested for the first time in the known literature for the (%0.5 Al-%1 Y) case, demonstrated the potential to improve the performance of solar cells with a PCE of 1.99%. All these findings emphasize the significant factors of ZnO nanoparticles that affect the performance of inverted-type organic solar cells and provide suitable doping ratios and conditions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    488230

    Galyum katkılı çinko-oksit ince filmlerin özelliklerine sıçratma gücünün ve kaplama sonrası uygulanan ısıl işlemin etkileri

    Effect of sputtering power and post annealing process on properties of gallium-doped zinc oxide thin films

    BİRSEN HANDEM ERGÜNHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET KARAASLAN

  2. Tez No

    465251

    Galyum katkılı çinko oksit ince filmlerin karakterizasyonu ve üretim parametrelerinin ince filmlere olan etkilerinin incelenmesi

    Characterization of gallium doped zinc oxide thin films and investigation of the effect of growth parameters on the thin films

    ENVER KAHVECİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Bilim ve TeknolojiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ BETÜL KAYNAK

  3. Tez No

    678230

    Mangan katkılı çinko oksit ince filmlerin manyetik, optik ve elektriksel özellikleri

    Magnetic, optic and electrical properties of manganese doped zinc oxide thin films

    HASAN TÜRKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FAİK MİKAİLZADE

  4. Tez No

    572300

    Bizmut katkılı çinko oksit ince filmlerin üretilmesi ve karakterizasyonu

    Bismuth doped zinc oxide thin films production and characterization

    KADRİYE YALÇIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TÜLAY YILDIZ

  5. Tez No

    651033

    Growth and characterization of undoped and indium doped zinc oxide thin films grown by hydrothermal method

    Katkısız ve indiyum katkılı çinko oksit ince filmlerin hidrotermal metot ile büyütülmesi ve karakterizasyonu

    TUĞÇE BAYRAKTAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYTUNÇ ATEŞ

Geri Dön