Boya ile aktiflenmiş güneş hücreleri için Ni içeren CoS temelli karşıt elektrotların üretimi ve karakterizasonu
Production and characterization of Ni containing CoS based counter electrodes for dye sensitized solar cells
- Tez No: 976073
- Danışmanlar: PROF. DR. FERHUNDE ATAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katıhal Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
CoS; iyi elektrokimyasal ve fiziksel özellikleri, yüksek korozyon direnci, hızlı reaksiyon kinetiği, yüksek termal iletkenlik ve düşük kullanım maaliyeti gibi özellikleriyle boya ile aktiflenmiş güneş hücreleri için karşıt elektrot malzemesi olarak umut vadetmektedir. Ancak CoS'ün yetersiz kalan iletkenliği, sınırlı iyon difüzyon hızı, yüksek seri direnci ve bazı durumlarda çevresel koşullara karşı kararlı olmaması, aygıt performansını olumsuz etkilemektedir. Bu sebeple CoS filmlerine farklı elementler eklenerek, karşıt elektrot performansının iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu yüzden metal ekleme işlemine bağlı kısıtlı çalışmaların arttırılması önemlidir. Bu tez çalışmasında, CoS karşıt elektrotların DSSC uygulamalarını sınırlayan etkenleri en aza indirmek için CoS içerisine yüksek hacimsel oranlarda Ni elementi eklenmiştir. Tüm elektrotlar elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile FTO alttaşlar üzerine doğrudan büyütülmüştür. CoS, NiS ve Ni içeren CoS filmlerinin 2-boyutlu nanoyapraklı yapıda üretimleri gerçekleştirilmiştir. Yüksek oranlarda Ni eklenerek CoS-NiS ikili sülfür sistemlerinin özgün DSSC karşıt elektrotları olarak geliştirilmesi hedefine ulaşılmıştır. Tüm filmlerin XRD desenleri, Raman spektrumları ve FESEM görüntüleri alınarak yapısal ve yüzey özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile yük transfer kinetikleri ve Tafel eğrileri ile korozyon özellikleri incelenerek DSSC' lerde karşıt elektrot olarak kullanım potansiyelleri araştırılmıştır. CoS filminin yüksek yük transfer direncinin yapıya Ni elementi girdikçe düştüğü ve en düşük değerin NiS filminde elde edildiği belirlenmiştir. Ayrıca, %60 ve %80 oranlarında Ni eklenmesi ile CoS filminin korozyona karşı direnç gösterme kapasitesi iyileştirilmiştir. CoS filmine göre, CoSNi-60 ve CoSNi-80 filmlerinde korozyon akım yoğunlukları sırasıyla %43,83 ve %63,31 azalırken, korozyon hızları ise %43,90 ve %63,45 oranlarında düşmüştür. Tüm analizler değerlendirilerek, yük transfer kinetikleri iyi ve korozif ortamda daha kararlı olan CoSNi-60 ve CoSNi-80 nanoyapraklı filmlerin DSSC uygulamaları için daha uygun karşıt elektrot malzemeleri oldukları sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
CoS has emerged as a promising counter electrode material for dye sentisized solar cells (DSSC) due to its favorable electrochemical and physical properties, such as high corrosion resistance, fast reaction kinetics, high thermal conductivity, and low production cost. However, its insufficient conductivity, limited ion diffusion rate, high series resistance, and, in some cases, lack of stability under environmental conditions negatively affect device performance. For this reason, it is necessary to incorporate different elements into CoS films to improve the performance of the counter electrode. Therefore, it is important to increase the limited studies related to metal incorporation. In this thesis, Ni element was added into CoS in high volumetric proportions to minimize the factors limiting the DSSC applications of CoS counter electrodes. All electrodes were directly deposited onto FTO substrates using the electrochemical deposition method. CoS, NiS and Ni containing CoS films were produced in 2-dimensional nanoleaf structure. By adding high amounts of Ni, the goal of developing CoS-NiS binary sulfur systems as unique DSSC counter electrodes was achieved. XRD patterns, Raman spectra and FESEM images of all films were taken and their structural and surface properties were examined in detail. The potential use of the materials as counter electrodes in DSSCs was investigated by examining the charge transfer kinetics through electrochemical impedance spectroscopy and the corrosion properties through Tafel plots. It was determined that the high charge transfer resistance of the CoS film decreased as the Ni element entered the structure and the lowest value was obtained in the NiS film. Additionally, the corrosion resistance capacity of the CoS film was improved with the addition of 60% and 80% Ni. According to the CoS film, the corrosion current densities of CoSNi-60 and CoSNi-80 films decreased by 43.83% and 63.31%, respectively, while their corrosion rates were reduced by 43.90% and 63.45%, respectively. Considering all analyses, it was concluded that CoSNi 60 and CoSNi-80 nanoflake films, which exhibit better charge transfer kinetics and greater stability in corrosive environments, are more suitable counter electrode materials for DSSC applications.
Benzer Tezler
- Soma linyitinin fiziksel aktivasyonu ve aktiflenmiş ürüne boyar madde adsorpsiyonu
Physical activation of Soma lignite and adsorption of dyestuff on activated product
İPEK KARAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ AKTAŞ
- The effects of partially acrylated hyperbranched polyesters on uv curable coatings
Kısmi akrillenmiş çok dallı poliesterlerin fotopolimerizasyon ile kürlenebilen kaplamalardaki etkisi
SAADET ŞEYMA ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HACER AYŞEN ÖNEN
- Tio2 mesoporous/zno nanotel tabanlı tandem (katmanlı) nano yarıiletkenlerin üretilerek optoelektronik özelliklerinin incelenmesi ve boya ile duyarlı fotovoltaik hücrelerin üretilmesi
Investigation of optoelectronic properties by producing tio2 mesoporous / zno nanotel based tandem (layered) nano semiconductor and producing dye-sensi̇ti̇zed solar cell
VOLKAN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM KILIÇ
- Rodamin-6G birimini içeren fotoduyarlaştırıcıların tasarımı ve boya ile duyarlaştırılmış güneş pillerindeki fotoanot ve katot bileşen etkinliklerinin kuantum kimyasal yöntemlerle analizi
Design of photosensitizers incorporating rhodamine-6G unit and analysis of their photoanode and cathode component efficiencies in dye-sensitized solar cells by quantum chemical methods
SELİM FEHİM HASAY
- Elektrokoagülasyon ile reaktif tekstil boya çözeltilerinin arıtımı
The Treatment of reactive textile dye solutions by electrocoagulation
TUNÇ M. ÖZGÜRSES
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET KOBYA