Al katkılı ZnO ince filmlerin solar parametrelerinin belirlenmesi
Determination of solar parameters of al doped ZnO thin films
- Tez No: 958880
- Danışmanlar: PROF. DR. FEYZA GÜZELÇİMEN, PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, artan küresel enerji ihtiyacı ve fosil yakıt kullanımına bağlı çevresel sorunlar karşısında, güneş ısı kontrolünün enerji verimliliği üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, Al katkılı çinko oksit (ZnO:Al) ince filmlerin sol-jel spin kaplama yöntemiyle üretilmesi ve bu filmlerin solar parametrelerinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Çalışmada, fotovoltaik (PV) sistemlerin enerji verimliliğini artırmak amacıyla, ZnO:Al şeffaf iletken oksit (TCO) tabakalarının güneş ışınımı ile etkileşimleri incelenmiş; kaplama parametrelerinin (döndürme hızı, katman sayısı, tavlama sıcaklığı) bu etkileşim üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde analiz edilmiştir. Bu doğrultuda filmlerin yapısal, elektriksel ve optik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Deneysel bulgular, döndürme hızı ve tavlama sıcaklığındaki artışın ZnO:Al ince filmlerinin kalınlığı ve optik geçirgenliği üzerinde anlamlı değişikliklere yol açtığını göstermiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizleri, 500 °C üzeri tavlanan örneklerde kristal yapının daha düzenli hale geldiğini ve ZnO'nun wurtzite fazında kristallendiğini ortaya koymuştur. Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) görüntüleri, film yüzeyinin homojenliğini ve yüzey pürüzlülüğündeki değişimleri ortaya koyarken, atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) analizleri ise dönüş hızı ve katman sayısına bağlı olarak yüzey topografyasındaki farklılıkları göstermiştir. Bu değişimlerin, solar yansıtıcılık ve geçirgenlik gibi optik özelliklerin optimize edilmesinde etkili olduğu belirlenmiştir. Ultraviyole-görünür-yakın kızılötesi (UV-VIS-NIR) spektrofotometresi ile gerçekleştirilen optik ölçümler sonucunda, ultraviyole geçirgenliği (τuv), görünür geçirgenlik (τvis) ve toplam solar geçirgenlik (τe) değerleri belirlenmiş; bu veriler kullanılarak toplam güneş enerjisi geçirgenliği (g) ve gölgeleme katsayısı (SC) hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar, ZnO:Al ince filmlerin yüksek geçirgenlik ve yüksek iletkenlik özellikleri sayesinde, özellikle sıcak iklim bölgelerinde güneş kontrol camı olarak etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Bu çalışma, ZnO:Al ince filmlerin güneş kontrol kaplaması olarak potansiyel kullanımını ortaya koymakta ve hem uzay teknolojileri hem de mimari uygulamalar kapsamında enerji verimliliği ve termal konforun artırılmasına katkı sunmaktadır. Ayrıca, güneş enerjisi sistemlerinin tasarımında solar parametrelerin optimize edilmesine yönelik bilimsel bir temel sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis addresses the impact of solar heat control on energy efficiency in the face of increasing global energy demand and environmental issues caused by fossil fuel consumption. Within this scope, the study focuses on the fabrication of aluminum-doped zinc oxide (ZnO:Al) thin films using the sol-gel spin coating method and the evaluation of their solar-related parameters. To enhance the energy efficiency of photovoltaic (PV) systems, the interaction between ZnO:Al transparent conductive oxide (TCO) layers and solar radiation was investigated. The effects of coating parameters—specifically spin speed, number of layers, and annealing temperature—on the structural, electrical, and optical properties of the films were systematically analyzed. Experimental results revealed significant variations in film thickness and optical transmittance with increasing spin speed and annealing temperature. X-ray diffraction (XRD) analysis indicated that the crystal structure became more ordered at an annealing temperature of above 500 °C, with ZnO crystallizing in the wurtzite phase. Scanning electron microscopy (SEM) images demonstrated the homogeneity of the film surface and changes in surface roughness, while atomic force microscopy (AFM) analyses showed that surface topography varied with the number of layers and spin speed. These morphological changes were found to influence the optimization of solar reflectance and transmittance properties. Optical measurements performed using ultraviolet-visible-near infrared (UV-VIS-NIR) spectrophotometry yielded values for ultraviolet transmittance (τuv), visible transmittance (τvis), and total solar transmittance (τe). Based on these data, total solar energy transmittance (g) and the shading coefficient (SC) were calculated. The findings suggest that ZnO:Al thin films, due to their high transmittance and high conductivity characteristics, are suitable for use as effective solar control coatings, particularly in hot climate regions. Overall, this study demonstrates the applicability of ZnO:Al thin films as solar control coatings and contributes to improving energy savings and thermal comfort in both aerospace technologies and architectural applications. Moreover, it provides a scientific foundation for the optimization of solar parameters in the design of solar energy systems.
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu
Başlık çevirisi yok
İRFAN KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BORAT
- Cam ve plastik seraların sonbahar domates üretimi yönünden karşılaştırılması
Başlık çevirisi yok
ERGUN DURAN
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İstatistikEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İKİZ