Fabrication and characterization of transition metals (Mn and Co)-doped cds-based photovoltaic cells
Geçiş metali (Mn ve Co) katkılı cds tabanlı fotovoltaik hücrelerin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 849057
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Bu çalışmada, kimyasal banyo yöntemiyle üretilen, hem Mn (%0.5, %1, %2) hem de Co (%1, %3, %5, %7) ile ayrı ayrı doplanmış CdS ince filmleri, indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam altlık üzerinde üretildi. Ek olarak N719, P3HT:PCBM ve PEDOT:PSS organik katmanları spin kaplama yöntemiyle birbirini takip edecek şekilde uygulanarak istenen cihaz konfigürasyonuna ulaşıldı. Mn ve Co içeren CdS ince filmlerin yanı sıra üretilen güneş hücreleri üzerinde kapsamlı XRD, SEM, EDS, geçirgenlik, absorpsiyon, PL analizleri gerçekleştirildi. Ayrıca üretilen cihazların J-V testleri de araştırıldı. XRD analizi ile üretilen CdS ince filmlerin kübik yapıda büyüdüğü görüldü. Mn atomlarının CdS yapısına eklenmesi, kristal kalitesinde kötüleşmeye işaret eden dislokasyon yoğunluğu ve mikro-gerilim sonuçları yardımıyla tespit edildi. Mn katkısının, CdS filmlerin geçirgenliği üzerinde olumlu bir etkisi olduğu görüldü. Özellikle %2 Mn katkılı CdS örneğinde 500-650 nm dalga boyu aralığında %90'dan fazla geçirgenlik elde edildi. Mn katkısı, CdS'nin yasak enerji bant aralığını artırdığı ve soğurma kenarında maviye doğru bir kayma oluştuğu belirlendi. Üretilen güneş hücrelerinin J-V ölçümlerinden, Mn katkısının CdS tabanlı hibrit güneş hücrelerinin verimliliğini artırdı görüldü. En yüksek güç dönüşüm verimliliğine % 2 Mn-katkılı CdS güneş hücresi ile ulaşıldı (%0.202). Co katkısı ise, CdS'nin birim hücre hacminde değişime ve CdS kristal boyutunda artışa neden oldu. Ayrıca Co katkısı ile CdS ince filmlerin tane boyutunda azalma meydana geldiği görüldü. Co katkısının CdS filmlerin optik geçirgenliğini artırdığı ve yasak enerji bant aralığını değiştirdiği görüldü. Photolüminesans sonuçlarına gelince, Co katkısının CdS filmlerinde ek kusur durumlarına neden olduğu tespit edildi. Co katkısının CdS tabanlı hibrit güneş hücrelerinin verimliliğini olumlu yönde etkilediği ve en yüksek verimlilik değerinin % 1 Co-katkılı CdS güneş pillerinden elde edildiği belirlendi (%0.488).
Özet (Çeviri)
In this study, CdS thin films were produced via chemical bath deposition method, individually doped with Mn (0.5%, 1%, 2%) and Co (1%, 3%, 5%, 7%), on indium tin oxide (ITO) coated glass substrates. Additionally, the desired device configuration was achieved by coating N719, P3HT:PCBM, and PEDOT:PSS organic layers, respectively, using spin coating method. Comprehensive XRD, SEM, EDS, transmittance, absorbance, PL analyses were conducted on both Mn and Co-doped CdS thin films and the fabricated solar cells. Furthermore, J-V tests were performed on the fabricated devices. XRD analysis revealed that the produced CdS thin films grew in a cubic structure. Addition of Mn atoms into CdS structure was determined to deteriorate crystal quality based on dislocation density and micro-strain results. Mn doping led to a positive effect on transparency of CdS films, particularly achieving over 90% transmittance in the wavelength range of 500-650 nm for CdS sample with 2% Mn addition. Mn doping was found to increase forbidden energy band gap of CdS, causing a blue-shift in absorption edge. J-V measurements of the fabricated solar cells indicated that Mn doping improved the efficiency of CdS based hybrid solar cells. Highest power conversion efficiency was achieved with a 2% Mn-doped CdS solar cell (0.202%). On the other hand, Co doping led to a change in the unit cell volume and increase in crystalline size of CdS. Additionally, a reduction in grain size of CdS thin films was observed with Co doping. Co doping was found to enhance optical transparency of CdS films and alter the forbidden energy band gap. Photoluminescence results suggested that Co doping caused additional defect states in CdS films. Furthermore, Co doping positively influenced the efficiency of CdS-based hybrid solar cells, with highest efficiency obtained from solar cells with 1% Co doping (0.488%).
Benzer Tezler
- Nadir toprak elementi katkılı SrSnO3 ve SrAl2O4:Mn fosforlarının sentezlenmesi ve lüminesans karakterizasyonları
Synthesis of SrSnO3 and SrAl2O4:Mn phosphors doped with rare earth ions and their luminescence characterisations
ZEYNEP KOTAN ALĞIN
Doktora
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiEge ÜniversitesiNükleer Bilimler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGAY KARALI
- Fabrication of enhanced core-shell CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN and K) nanocomposites via intermediate pyrolysis and plasma treatment for fischer tropsch synthesis
Fischer tropsch sentezi için piroliz ve plazma işlemi ile geliştirilmiş çekirdek-kabuk yapılı CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN ve K)nanokompozitlerinin üretimi
YAVUZ AYDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN
- Sentezlenen tek kristal Cu(II) kompleksinin yapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
Investigation of structure-property relations of synthesized single crystal Cu(II) complex
HATİCE ESRA CÖMERT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVUT AVCI
- Al-butoksit'in sol-jel yöntemi ile modifikasyonu ve oluşan ürünün kaplamada kullanılması
Modification of Al-butoxide by the sol-gel process and using the product as coating material
GAMZE GÜL AVCI
- Solution processing: Fabrication and characterization of polymeric nanocomposite films and polystyrene nanoparticles
Polimerik nanokompozit filmlerin ve polistiren nanoparçacıkların çözelti işleme, üretim ve nitelendirme teknikleri
MUSTAFA MUAMMER DEMİR