Development of mid-bandgap and wide-bandgap perovskite solar cells by sequential method in pin configuration
Orta bant aralıklı ve geniş bant aralıklı perovskit güneş hücrelerinin pın konfigürasiyonda ardışık yöntemle geliştirilmesi
- Tez No: 899123
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Perovskit güneş pilleri (PSCs), %26'yı aşan güç dönüşüm verimliliklerine (PCE) ulaşmıştır, ancak kararlılık sorunları yaşamaya devam etmektedir. Bu çalışmada, tandem ve büyük alan uygulamaları için kararlı orta ve geniş bant aralıklı PSC'ler elde etmeyi amaçlayan, verimli ve kararlı PSC'lerin geliştirilmesine odaklanılmıştır. Hibrit buhar-çözeltisi yöntemi, kalınlık ve bileşim kontrolü sağlama yeteneği nedeniyle tercih edilmiştir. Başlangıçta, perovskit absorban tabakasının sistematik bir optimizasyonu yapılmış ve PCE %7'den %17'nin üzerine çıkarılmıştır. Bu başarı, PbI2 ve CsI'nin birlikte buharlaştırılması sırasında CsI buharlaştırma hızının iyileştirilmesi, PbI2 kalınlığının optimize edilmesi ve MABr, MACl ve FAI konsantrasyonlarının ayarlanmasıyla elde edilmiştir. CsI ve RbI ile yapılan ara yüzey ve taşıma katmanı modifikasyonları ve kütle geçişi iyileştirmeleri, PCE'yi %22'nin üzerine çıkarmıştır. Araştırma, daha sonra CsBr ve MABr'nin tanıtılmasıyla geniş bant aralıklı PSC'lerin geliştirilmesine ilerlemiş ve biri %21 PCE ve 1,64 eV bant aralığı, diğeri ise %20,35 PCE ve 1,67 eV bant aralığına sahip iki şampiyon tarif geliştirilmiştir. Bu tariflerle üretilen yarı saydam hücreler %18,5 PCE'ye ulaşırken, 16 cm² alana sahip mini modüller %19,87 PCE elde etmiştir. Yarı saydam hücreler ayrıca dört terminalli perovskit/bifasiyal silikon tandem hücrelerinde kullanılmış ve 30,61 mW/cm² güç çıkışı elde edilmiştir. Kararlılık testleri, daha yüksek CsBr içeriğine sahip ve MABr içermeyen 1,67 eV hücrenin, PSC kararlılığını artırmada Cs'nin rolünü ve MA'nın kararlılığı azaltıcı etkisini vurgulayarak, üstün kararlılık gösterdiğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Perovskite solar cells (PSCs) have achieved power conversion efficiencies (PCE) exceeding 26%, yet they continue to suffer from stability issues. In this study, we focused on the development of efficient and stable PSCs using a hybrid vapor-solution method, aimed at achieving stable mid and wide bandgap PSCs for tandem and large-area applications. The hybrid method was chosen for its ability to control thickness and composition uniformly. Initially, a systematic optimization of the perovskite absorber layer was conducted, improving the PCE from 7% to over 17%. This was achieved by refining the CsI evaporation rate during the co-evaporation of PbI2 and CsI, optimizing PbI2 thickness, and adjusting MABr, MACl, and FAI concentrations. Further enhancements, including interface and transport layer modifications and bulk passivation with CsI and RbI, pushed the PCE beyond 22%. The research then advanced to develop wide bandgap PSCs by introducing CsBr and MABr, resulting in two champion recipes: one with a 21% PCE and 1.64 eV bandgap, and another with a 20.35% PCE and 1.67 eV bandgap. Semi-transparent cells fabricated with these recipes achieved an 18.5% PCE, while mini-modules with a 16 cm² area reached 19.87% PCE. The semi-transparent cells were also used in four-terminal perovskite/bifacial silicon tandem cells, yielding a 30.61 mW/cm² power output. Stability tests revealed that the 1.67 eV cell, with higher CsBr content and no MABr, exhibited superior stability, highlighting Cs's role in enhancing PSC stability and the destabilizing effect of MA.
Benzer Tezler
- Simulation of betavoltaic batteries with geant4
Betavoltaik pillerin geant4 programı ile benzetimi
BERRİN CANKILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER ATİLLA REYHANCAN
- Spark plazma sinterleme yöntemi ile ışık geçirgenliğine sahip magnezyum alüminat spinel seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of magnesium aluminate spinel ceramics with ligth transmission by spark plasma sintering
SEYRAN SARIDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Terahertz and mid-infrared photodetectors based on intersubband transitions in novel materials systems
Yeni malzeme sistemlerinde bantlar arası geçişe dayalı terahertz ve orta kızılötesi fotodedektörler
HABİBE DURMAZ SAĞIR
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoston UniversityElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ROBERTO PAİELLA
- 5G mobil terminaller için yüksek kazançlı ve çoklu bant frekans seçici anten sistemi tasarımı
High gain and multi band frequency selective antenna system design for 5G mobile terminals
MEHMET YERLİKAYA
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN