Sıcak besleme yöntemi ile CuSbS₂ kalkojen nanoparçacıkların sentezi ve perovskit güneş hücrelerinde boşluk taşıyıcı tabaka olarak uygulanması
Synthesis of CuSbS₂ chalcogenide nanoparticles via hot-injection method and their application as a hole transport layer in perovski̇te solar cells
- Tez No: 994447
- Danışmanlar: PROF. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Perovskit güneş pilleri (PGH'ler), son yıllarda hızla artan ve %27'yi aşan güç dönüşüm verimlilikleri nedeniyle önemli ilgi görmüştür. Bu ilerlemeye rağmen, PGH'lerin ticarileştirilmesi, higroskopik katkı maddeleri nedeniyle uzun vadeli cihaz kararlılığını olumsuz etkileyen yaygın olarak kullanılan organik delik taşıma malzemesi Spiro-OMeTAD ile sınırlıdır. Bu tez çalışmasında, farklı sülfür kaynakları kullanılarak sıcak besleme yöntemiyle inorganik CuSbS₂ kalkojen nanoparçacıkları sentezlenmiştir ve n–i–p yapılı PGH'lerde katkı maddesi içermeyen delik taşıma malzemesi olarak uygulanmıştır. Spiro-OMeTAD ile karşılaştırıldığında, CuSbS₂ daha yüksek delik hareketliliği ve hem perovskit soğurucu hem de metal elektrot ile uygun enerji seviyesi hizalaması sergilemektedir. Sülfür kaynağının optimize edilmesiyle, en iyi güç dönüşüm verimlilikleri, minimum histerezis ile, elementel kükürt kullanılarak %17,3, hexamethyldisilathiane (TMS) kullanılarak %20,0 ve tiyoüre kullanılarak %22,7 olarak elde edilmiştir. Tiyoüre türevli CuSbS₂ bazlı cihaz, referans spiro-OMeTAD bazlı hücreden (%20,5) daha yüksek verimlilik göstermiştir. Geliştirilmiş performans, esas olarak daha küçük nanoparçacık boyutlarıyla ilişkili düzgün ve homojen yüzey kaplamasından kaynaklanan arayüz kusurlarının azalmasına ve radyasyon yaymayan rekombinasyonun bastırılmasına bağlanmaktadır. Daha da önemlisi, katkı maddesi içermeyen delik taşıma katmanı olarak CuSbS₂ içeren cihazlar, 1000 saatlik sürekli aydınlatmadan sonra başlangıç verimliliğinin %56'sını, %50-70 bağıl nemde 1000 saat sonra %80'ini ve yüksek sıcaklıklarda 30 gün sonra %78'ini koruyarak gelişmiş kararlılık sergilemiştir. Bu sonuçlar, inorganik kalkojen bazlı boşluk taşıma malzemelerinin, perovskit güneş pillerinin pratik ticarileştirme potansiyelini ilerletmek için organik malzemelere umut vadeden ve istikrarlı bir alternatif oluşturduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Perovskite solar cells (PSCs) have attracted significant attention in recent years due to their rapidly increasing power conversion efficiencies, which have now exceeded 27%. Despite this progress, the commercialization of PSCs is still limited by the commonly used organic hole transport material spiro-OMeTAD, which negatively affects long-term device stability because of its hygroscopic dopants. In this thesis work, inorganic CuSbS₂ chalcogenide nanoparticles were synthesized using a hot-injection method with different sulfur sources and applied as dopant-free hole transport materials in n–i–p structured PSCs. Compared to spiro-OMeTAD, CuSbS₂ exhibits higher hole mobility and suitable energy level alignment with both the perovskite absorber and the metal electrode. By optimizing the sulfur source, the best power conversion efficiencies obtained were 17.3% using elemental sulfur, 20.0% using hexamethyldisilathiane (TMS), and 22.7% using thiourea, with minimal hysteresis. The device based on thiourea-derived CuSbS₂ showed higher efficiency than the reference spiro-OMeTAD-based cell (20.5%). The improved performance is mainly attributed to reduced interfacial defects and suppressed non-radiative recombination resulting from uniform and homogeneous surface coverage associated with smaller nanocrystal sizes. More importantly, devices incorporating CuSbS₂ as the dopant-free hole transport layer demonstrated enhanced stability, maintaining 56% of their initial efficiency after 1000 hours of continuous illumination, 80% after 1000 hours at 50–70% relative humidity, and 78% after 30 days at elevated temperatures. These results demonstrate that inorganic chalcogenide-based hole transport materials represent a promising and stable alternative to organic materials for advancing the practical commercialization potential of perovskite solar cells.
Benzer Tezler
- Hastane enfeksiyonlarına neden olan bakterilere karşı kalkojen temelli nanoparçacıkların çok fonksiyonlu katalitik antibakteriyel etkilerinin incelenmesi
Investigation of multifunctional catalytic antibacterial effects of chalcogen-based nanoparticles against bacteria caused hospital infections
ALAA KAMO
Doktora
Türkçe
2026
Mühendislik BilimleriKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ATEŞ SÖNMEZOĞLU
- Ag2S:X (X: Ni, Co, Zn ve Mn) nanokristallerin sıcak besleme yöntemi ile sentezi ve fotoelektriksel özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of Ag2S:X (X: Ni, Co, Zn ve Mn) nanocrystals by hot injection method and investigation of photoelectrical properties
GİZEM KARANFİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FARUK ÖZEL
- TiC/316L kompozit tozların mekanik alaşımlama yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Characterization of TiC/316L composite powders produced by mechanical alloying method
CİHAD NAZİK
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU
- Development and characterization investigations of ceramic composites and hard magnets fabricated by powder injection molding
Enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilmiş olan seramik kompozitlerin ve sert mıknatısların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
NİL ÜNAL
Doktora
İngilizce
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method
Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi
SASSAN JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN