Geri Dön

Mezo-gözenekli SnO2 elektron transfer malzemesinin üretimi ve perovskite güneş hücresi uygulamaları

Production of meso-porous SnO2 electron transfer material and applications of perovskite solar cells

PDF İndir

  1. Tez No: 815667
  2. Yazar: VEYSEL ÖZKAYA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SEÇKİN AKIN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 116

Özet

Bu çalışmada, mezo-gözenekli kalay oksit (mp-SnO2) filmler carboxymethylcellulose sodium (Na-CMC) katkısı kullanılarak kimyasal yöntemlerle başarılı bir şekilde elde edilmiş ve bu yapılar perovskite güneş hücrelerinin (PSC) üretiminde elektron transfer malzemesi (ETM) olarak kullanılmıştır. Yapı içerisine Na-CMC katkısının girmesiyle elektron transfer tabakalarının (ETL) reflektans özelliği azalmış ve perovskite filme ulaşan foton sayısının arttığı belirlenmiştir. Üretilen hücreler içinde en yüksek performans sunan mp-SnO2 ETL tabanlı hücre için açık devre voltajı (Voc) değeri 1.12 V, kısa devre akım yoğunluğu (Jsc) değeri 24.57 mA/cm2 ve dolum faktörü (FF) değeri %80.6 olarak elde edilmiş ve %22.2 verim değerine ulaşılmıştır. Diğer taraftan, kompakt SnO2 (c-SnO2) ETL tabanlı en iyi performansa sahip kontrol hücresi için bu değerler Voc = 1.11 V, Jsc = 23.59 mA/cm2 ve FF = %76.7 olarak elde edilmiş ve %20.1 verim değerine ulaşılmıştır. Fotovoltaik parametreler incelendiğinde, mp-SnO2 ETL tabanlı hücrenin özellikle Jsc ve FF parametrelerinin kontrol hücresinden daha yüksek olduğu dikkat çekmektedir. Bu durumun fotolüminesans (PL) sonuçlarında da görülen yüksek yük transfer yeteneği ve düşük aktif yüzey alandan kaynaklandığı söylenebilir. Diğer taraftan, Voc parametresinde meydana gelen kısmi düşüş gözenekli ETL yapısının neden olduğu ve ölçümler ile de desteklenen tuzak durum yoğunluğundaki kısmi artış ile açıklanabilir. Elde edilen hücrelerin kararlılık testleri sürekli ışınım altında ve ~%50 ±5 bağıl nemli ortamda gerçekleştirilmiş ve mp-SnO2 ETL tabanlı hücrelerin başlangıç veriminin yaklaşık %78'ini 2000 saate kadar koruyarak iyi bir foto-kararlılık gösterdiği tespit edilmiştir (c-SnO2 ETL tabanlı hücre için %57). Sonuç olarak, Na-CMC katkısının ETL filmlerin optoelektronik ve morfolojik özelliklerini iyileştirdiği ve bu iyileşmenin üretilen güneş hücrelerinin fotovoltaik performansına olumlu bir katkı sağladığı tespit edilmiştir. Na-CMC'nin yapı içerisine dahil edilmesiyle oluşturulan mp-SnO2 yapısı, yüksek verimli ve uzun dönem kararlı PSC üretimi için alternatif malzeme arayışlarına çözüm olabilecek bir potansiyele sahiptir.

Özet (Çeviri)

In this study, mesoporous tin oxide (mp-SnO2) films were successfully obtained by chemical methods using carboxymethylcellulose sodium (Na-CMC) additive and these structures are used as electron transporting material (ETM) in the fabrication of perovskite solar cells (PSCs). With the incorporation of Na-CMC additive into the structure, the reflectance property of the electron transporting layer (ETL) decreased and the number of photons reaching the perovskite film increased. Among the fabricated cells, the best-performing mp-SnO2 ETL based cell achieved a conversion efficiency of 22.2% with an open circuit voltage (Voc) of 1.12 V, short circuit current density (Jsc) of 24.57 mA/cm2, and fill factor (FF) of 80.6%. On the other hand, these values were measured for the compact SnO2 (c-SnO2) ETL-based control cell as Voc = 1.11 V, Jsc = 23.59 mA/cm2, and FF = 76.7% with an efficiency of 20.1%. It is noteworthy that the mp-SnO2 ETL-based cell has higher Jsc and FF parameters compared to the control cell. This improvement can be ascribed to the lower specific area and high charge extraction ability as confirmed by the photoluminescence (PL) results. On the other hand, the decrease in the Voc parameter can be explained by the partial increase in the trap state density associated with the porous ETL structure. Stability tests of the corresponding cells were carried out under continuous irradiation and ~50 ±5% relative humidity, and it was obtained that mp-SnO2 ETL-based cells showed good photo-stability, maintaining about 78% of the initial efficiency up to 2000 hours (57% for the c-SnO2 ETL-based cell). As a result, it was determined that the Na-CMC additive improved the optoelectronic and morphological properties of ETL films and this improvement led to a positive contribution to the photovoltaic performance of the fabricated solar cells. The mp-SnO2 structure formed by incorporating Na-CMC into the structure has the potential to be a solution to the search for alternative materials for the production of highly efficient and long-term stable PSCs.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    476771

    Tio2 mesoporous/zno nanotel tabanlı tandem (katmanlı) nano yarıiletkenlerin üretilerek optoelektronik özelliklerinin incelenmesi ve boya ile duyarlı fotovoltaik hücrelerin üretilmesi

    Investigation of optoelectronic properties by producing tio2 mesoporous / zno nanotel based tandem (layered) nano semiconductor and producing dye-sensi̇ti̇zed solar cell

    VOLKAN ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    EnerjiYalova Üniversitesi

    Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAYRAM KILIÇ

  2. Tez No

    334793

    Doğrudan etanol yakıt hücrelerinin performansını arttırmak için metal ile aktifleştirilmiş mezogözenekli malzemelerin sentez ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of metal activated mesoporous materials to increase the performance of direct ethanol fuel cell

    TUĞBA RONA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. DİLEK VARIŞLI

  3. Tez No

    763695

    Synthesis of iron and cobalt-based solid-phase catalysts for the removal of antibiotic pipemidic acid from water by the heterogeneous electro-fenton method

    Heterojen elektro-fenton yöntemiyle antibiyotik pipemidikasitin sudan giderimi için demir ve kobalt temelli katı-fazkatalizörlerinin sentezlenmesi

    ABDOUKARIM SISOHO

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    KimyaEskişehir Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ ÖZCAN

  4. Tez No

    558107

    Tekstil atıksularındaki boyar maddelerin fotokatalitik oksidasyon ile giderimi için zno bazlı katalizörlerin geliştirilmesi

    Development of zno based catalysts for photocatalytic degradation of dyes in textile wastewater

    BEYZA DEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK TÜTER

    PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU

  5. Tez No

    392499

    Molten salt assisted self-assembly (MASA): Synthesis, characterization and solar cell performances of mesoporous silica-CdSe and titania-CdSe thin films

    Eriyik tuz yardımlı kendiliğinden oluşma (EYKO): Mezogözenekli SiO2-CdSe ve TiO2-CdSe ince filmlerinin sentezi, karakterizasyonu ve güneş pili performansları

    AHMET SELİM HAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER DAĞ

Geri Dön