Geri Dön

Titanyum dioksit kaplı çinko oksit nanoyapıların fotovoltaik uygulamalarda kullanılabilme potansiyelinin incelenmesi

Investigation of the usage potential of titanium oxide coated zinc oxide nanostructures in photovoltaic applications

PDF İndir

  1. Tez No: 829426
  2. Yazar: MERVE MERT
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET FAHRİ SARAÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA SOLAKYILDIRIM
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Disiplinlerarası Taşıt Teknolojileri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Son yıllarda taşıt teknolojileri kapsamında özellikle batarya endüstrisinde yaşanılan hızlı gelişmeler fotovoltaik yapılara olan çalışmalara ilgiyi dikkat çekici oranda arttırmıştır. Fotovoltaik hücrelerin üretiminin temel olarak ucuz, çevreci ve kolay yöntemler ile üretilerek nihai tüketiciye ulaşılabilir olması hedeflenmektedir. Bu amaç doğrultusunda ITO veya FTO altlık malzemelerin aksine metal oksit esaslı yarı iletkenler kullanılarak fotovoltaik hücreler üretilmesi alternatif bir yaklaşım olarak ortaya konmuştur. Bu tez çalışmasında TiO2 kaplı ZnO nanotellerin fotovoltaik özellikleri ilk kez termal oksidasyon ve hidroliz yöntemleri ile iki aşamalı olarak üretilmiştir. Artan Ti konsantrasyonlarında (5 mM, 10 mM ve 25 mM) artan TiO2 kaplama kalınlıklarının saf ZnO nanotellere göre fotovoltaik özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. Bu kapsamda, TiO2 kaplı ZnO nanotellerin morfolojik yapıları (taramalı elektron mikroskopu (SEM)), yapısal özellikleri (enerji dağılımı spektrometresi (EDS), x-ışını difraktrometresi (XRD), x-ışını fotoelektron spekrometresi (XPS)), optik değerleri (fotolüminesans (FL), difüz reflektans (%DR)) ve elektriksel (gerilim-akum (I-V)) davranışları birbirleri ile karşılaştırılmıştır. 5 mM konsantrasyonuna sahip TiO2 kaplı ZnO nanotellerin hem 10 mM hem de 25 mM TiO2 kaplı ZnO nanotellerden daha yüksek yapısal kararlılığa ve en boy oranına sahip olduğu görülmüştür. Yapısal kararlılık ve en boy oranı, ZnO nanotellerin fotolüminens (FL) yoğunluğundan ve elektriksel özelliklerinden doğrudan etkili olduğu tespit edilmiştir. Hernekadar XRD analizinde TiO2 piklerin şiddeti düşük çıksa da yapılan XPS analiz sonuçlarında Ti:O içeriği 1:2 oranında çıkarak yüzeydeki TiO2 varlığı tespit edilmiştir. Ayrıca artan TiO2 konsantrasyonun varlığı EDS analizi ile doğrulanmıştır. Ayrıca, 5 mM TiO2 kaplı ZnO nanoteller ile kaplandığında DLE emisyon bantlarında en yüksek FL yoğunluğunu sergilediği ve saf ZnO nanotellere kıyasla 20 kat daha yüksek fotojenlenmiş elektron-boşluk çifti üretim verimliliği üretmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, 5 mM TiO2 kaplı ZnO nanotellerin fotovoltaik uygulamalar için alternatif bir fotodetektör malzemesi sağlayabileceğini göstermektedir. Ayrıca düşük konsantrasyonda üretilen TiO2 kaplı ZnO heteroyapıların üretiminin kolaylığı, düşük maliyeti ve yüksek verimliliği sayesinde fotovoltaik cihazlar için heteroyapılı metal oksit yarı iletkenlerin alternatif bir seçenek olduğu söylenebilir.

Özet (Çeviri)

In recent years, rapid developments in vehicle technologies, especially in the battery industry, have significantly accelerated the interest in studies of photovoltaic structures. It is envisioned that photovoltaic cells will be accessible to the final consumer by cheap, environmentally friendly, and easy methods. For this purpose, producing photovoltaic cells using metal oxide-based semiconductors, instead of ITO or FTO substrate materials, has been proposed as an alternative approach. In this thesis, the photovoltaic properties of TiO2-coated ZnO nanowires were produced for the first time in two stages by thermal oxidation and hydrolysis methods. The effect of increasing TiO2 coating thickness at increasing Ti concentrations (5 mM, 10 mM, and 25 mM) on photovoltaic properties compared to pure ZnO nanowires was investigated. In this context, morphological structures (scanning electron microscope (SEM)), structural properties (energy distribution spectrometry (EDS), x-ray diffractometer (XRD), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS)), and optical values (photoluminescence (PL), diffuse reflectance (%DR)) and electrical (voltage-current (I-V)) behaviors of TiO2-coated ZnO nanowires were compared against pure ZnO nanowires and each other. It has been observed that TiO2-coated ZnO nanowires with 5 mM concentration have higher structural stability and aspect ratio than both 10 mM and 25 mM TiO2-coated ZnO nanowires. Structural stability and aspect ratio were directly affected by ZnO nanowire photoluminescence (PL) density and electrical properties. Although the intensity of the TiO2 peaks was low in the XRD analysis, the Ti:O content was increased at a ratio of 1:2 in the XPS analysis results. The presence of TiO2 on the surface was detected. In addition, increased TiO2 concentration was confirmed by EDS analysis. Moreover, when coated with 5mM TiO2-coated ZnO nanowires, it exhibited the highest FL intensity in the DLE emission bands. It also produced 20 times higher photogenerated electron-hole pair production efficiency than pure ZnO nanowires. This study shows that 5 mM TiO2-coated ZnO nanowires can potentially serve as a photodetector material for photovoltaic applications. In addition, the ease of production, low cost, and high efficiency of TiO2-coated ZnO heterostructures produced at low concentrations highlight the potential of heterostructured metal oxide semiconductors as an alternative option for photovoltaic devices.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    635332

    Akıllı biyomimetik nano hibrit yüzey formlarının tasarımı ve lignoselülozik yüzeyde hidrotermal modifikasyonun incelenmesi

    Design of smart biomimetic nano hybrid surface forms and investigation of hydrotermal modification on the lignocellulosic surface

    DOĞU RAMAZANOĞLU

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Bilim ve TeknolojiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. FERHAT ÖZDEMİR

  2. Tez No

    736336

    Thermal oxidation of titanium-based cold spray coatings for biological and wear-related applications

    Biyolojik ve aşınmaya yönelik uygulamalar için soğuk dinamik gaz püskürtme tekniği ile üretilmiş titanyum bazlı kaplamaların termal oksidasyonu

    DOĞUKAN ÇETİNER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU

    PROF. DR. ERDEM ATAR

  3. Tez No

    642784

    İç ortam havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin (UOB) farklı nanomalzeme katkılı polimerik nanolif filtreler ile giderilmesi

    Removal of volatile organic compounds (VOC) in indoor air with polymeric nanofiber filters added to different nanoparticles

    DİLA AYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER

  4. Tez No

    885953

    Modifiye TiO2 içeren betonların yüzeylerinde fotokatalitik ve antibakteriyel etkinliğin araştırılarak modellenmesi

    Modelling and investigation of photocatalytic and antibacterial activity on surfaces of concretes containing modified TiO2

    SERDAL ÜNAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    İnşaat MühendisliğiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET CANBAZ

  5. Tez No

    444662

    Ultrathin titanium dioxide coatings on carbon nanotubes for stable lithium oxygen battery cathodes

    Ultra ince titanyum dioksit kaplı dayanıklı lityum oksijen pili katotu

    FARUK OKUR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. EDA YILMAZ

Geri Dön