Planer perovskit güneş hücrelerinin üretimi için RF magnetron püskürtmeli SnOX tabanlı elektron taşıma katmanının geliştirilmesi
Development of RF magnetron sputtered SnOX-based electron transportlayer for the fabrication of planer perovskite solar cells
- Tez No: 974409
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞİNASİ BARIŞ EMRE, DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kalay oksit, Tin oxide
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Perovskit güneş hücreleri (PGH'ler) yüksek verim potansiyeline sahip olmasına rağmen, hâlâ kararlılık ve ölçeklenebilirlik açısından önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Bu sorunların çözümünde, yüksek kaliteli, verimli ve düşük maliyetli bir elektron taşıma katmanının (ETL) işlevi büyüktür. Magnetron saçtırma yöntemi, geniş alanlarda yüksek kaliteli tekdüze film elde etme avantajı ile öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, radyo frekans (RF) magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak kalay hedef ile tavlama gerektirmeden üretilen SnOx ince filmler planer (düzlemsel) PGH mimarisine ETL olarak uygulanmıştır. Optimize saçtırma parametreleri %99 O2, 6mTorr kaplama basıncı ve 50W RF gücü olarak belirlenmiştir. Sadece 12,8 nm kalınlığındaki, dar açılı X-ışını kırınımı (GI-XRD) ile amorf yapıda olduğu doğrulanan saçtırılmış SnOx tabakası, %19,27 yüksek güç dönüşüm verimliliği (PCE) sağlamış; bu durum, amorf yapıda bir filmin dahi yüksek performans gösterebileceğini ortaya koymaktadır. X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizleri, solüsyon yöntemi ile üretilen SnOx filmi ile karşılaştırıldığında, saçtırılmış SnOx ince filmin hidroksil içeriğinin %50'den daha düşük olduğunu ve Sn:O oranının 1:2,30 olduğunu ortaya koyarak, yüzey kusurlarının minimize edildiğini göstermiştir. Dahası, enkapsüle olmamış cihazlar 216 gün boyunca desikatörde saklandıktan sonra bile başlangıç verimliliklerinin üzerinde performans göstererek foto-indüklenmiş iyileşme (self-healing) davranışı sergilemiştir. Sonuçlar, ince, tavlamasız ve vakum tabanlı SnOx ince filmi üretiminin yüksek verimli, uzun ömürlü, esnek ve ölçeklenebilir PGH'ler için güçlü bir ETL yaklaşımı sunduğunu ve endüstriyel uygulamalara uygun olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Perovskite solar cells (PSCs) have high efficiency potential but face significant challenges in long-term stability and scalability. High-quality, cost-effective, and efficient electron transport layers (ETL) are crucial for addressing these issues. Magnetron sputtering excels at producing high-quality, uniform films over large areas. In this study, SnOx thin films were deposited by radio-frequency (RF) magnetron sputtering, using a tin (Sn) target without post-deposition annealing. These films were employed as ETLs in a planar PSC architecture. Optimised sputtering parameters included 99% O2, 6 mTorr process pressure, and 50 W RF power. The ultra-thin (12.8 nm) sputtered-SnOx layer was confirmed to have an amorphous structure by Grazing Incidence X-ray diffraction (GI-XRD). Despite being amorphous, it achieved a high power conversion efficiency (PCE) of 19.27%. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses revealed that, compared to solution-processed SnOx, the sputtered-SnOx had over 50% lower hydroxyl content and a Sn:O ratio of 1:2.30, indicating minimised surface defects. Notably, the unencapsulated devices showed photo-induced self-healing behavior and maintained PCE above their initial value even after 216 days in a desiccator. These results demonstrate that thin, anneal-free, vacuum-based SnOx provides a robust ETL approach for highly efficient, stable, flexible, and scalable PSCs. This method is suitable for industrial applications.
Benzer Tezler
- Perovskite güneş hücreleri için metal oksit alttaşların üretimi ve tasarımı
Fabrication and design of metal oxide substrates for perovskite solar cells
FURKAN EMRULLAH AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriNecmettin Erbakan ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. SEÇKİN AKIN
- Enerji, optik sensör ve aktif gıda paketleme alanlarında kullanılmak üzere yüzeyi işlevselleştirilmiş floresans karbon noktaların geliştirilmesi
Development of surface functionalized fluorescence carbon dots for use in energy, optical sensor, and active food packaging areas
MELİS ÖZGE ALAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK
- Yeni nesil perovskit güneş hücrelerinde iskelet yapıların desenlenmesi
Patterning of scaffold structures on new generation perovskite solar cells
KORAY KARA
Doktora
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Metal oksit-organik hibrit boşluk taşıyıcılı perovskit güneş pillerinin geliştirilmesi
Development of perovskite solar cells with metal oxide-organic hybrid hole transport layer
YAĞMUR SU ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Light management in solar cells with planar structures and scattering media
Düz yapılar ve saçıcı ortamlar ile güneş hücrelerinde ışık yönetimi
MEHMET KOÇ
Doktora
İngilizce
2020
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK YERCİ
DOÇ. DR. ÖZGÜR SALİH ERGÜL