SCAPS-1D simülasyonu ve yanıt yüzeyi yöntemi kullanarak kurşunsuz perovskit güneş hücresinin performans optimizasyonu
Performance optimization of a lead-free perovskite solar cell using SCAPS-1D simulation and the response surface method
- Tez No: 998965
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH ERDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kurşunsuz, tamamen inorganik Cs-bazlı perovskitler, hibrit perovskitlere kıyasla daha üstün uzun dönem kararlılık ve çevresel dayanım sunar. Bu bağlamda Cs₂AgBiI₆; yüksek termal/kimyasal kararlılığı ve güçlü optik soğurması nedeniyle perovskit güneş hücreleri için umut vadeden bir soğurucu malzeme olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, FTO/SnO₂/Cs₂AgBiI₆/NiO/Au mimarisine sahip kurşunsuz Cs₂AgBiI₆, SCAPS-1D kullanılarak incelenmiş; soğurucu kalınlığı, hacimsel kusur yoğunluğu ve alıcı (akseptör) yoğunluğunun etkileri Cevap Yüzey Metodu (RSM) ile optimize edilmiştir. Simülasyonlarda %PCE, 7,86'dan (800 nm, 10¹⁶ cm⁻³ kusur, 10¹⁸ cm⁻³ alıcı) 18,80'e (1200 nm, 10¹⁴ cm⁻³ kusur yoğunluğu, 10¹⁶ cm⁻³ alıcı yoğunluğu) kadar değişmiştir. RSM sonucunda, %PCE = 18,65 elde edilen optimize ve dengeli bir yapı bulunmuş; ayrıca VOC = 1,37 V, JSC = 16,52 mA cm⁻² ve FF = %82,64 değerleriyle belirgin bir performans iyileşmesi gösterilerek gelecekteki deneysel ve kuramsal çalışmalara yol gösterici sonuçlar sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Lead-free, fully inorganic Cs-based perovskites offer superior long-term stability and environmental resilience compared to hybrid perovskites. Here, Cs₂AgBiI₆ is highlighted as a promising absorber for perovskite solar cells due to its high thermal/chemical stability and strong optical absorption. In this study, a lead-free Cs₂AgBiI₆ with the FTO/SnO₂/Cs₂AgBiI₆/NiO/Au architecture was investigated using SCAPS-1D, and the effects of absorber thickness, bulk defect density, and acceptor density were optimized via Response Surface Methodology (RSM). The simulated PCE ranged from 7.86% (800 nm, 10¹⁶ cm⁻³ defects, 10¹⁸ cm⁻³ acceptors) to 18.80% (1200 nm, 10¹⁴ cm⁻³ defects density, 10¹⁶ cm⁻³ acceptors density). RSM yielded an optimized, balanced structure with PCE = 18.65%, along with VOC = 1.37 V, JSC = 16.52 mA cm⁻², and FF = 82.64%, demonstrating a clear performance improvement and providing guidance for future experimental and theoretical work.
Benzer Tezler
- D-π-A Tipi Heteroaril-Sübstitüe Tiyofen Türevlerinin DSSC Fotoanot ve Katot Malzemesi Olarak Teorik İncelenmesi
Theoretical Investigation of D-π-A Type Heteroaryl-Substituted Thiophene Derivatives as DSSC Photoanode and Cathode Materials
ESİN MUTLU
- Organik fotodedektörlerin SCAPS-1D tabanlı optimizasyonu: Geniş bant algılama için ince film ve arayüz mühendisliği
Optimization of organic photodetectors based on SCAPS-1D: Thin film and interface engineering for wide-band detection
AHMET SAİT ALALI
Doktora
Türkçe
2026
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEDAİ İNANIR
- Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices
Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru
BETÜL TEYMUR
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiDuke UnıversıtyMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ
- Perovskit güneş hücreleri verimliliğine etki eden faktörlerin sayısal modellemesi ve karşılaştırılması
Numerical modeling and comparison of factors affecting perovskite solar cells efficiency
HASAN MALLAHASAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZLEM ONAY
- İki boyutlu BA2PbI4 perovskit katmanı içeren güneş hücresi yapısının verim optimizasyonu
Efficiency optimization of a solar cell structure containing a two-dimensional BA2PbI4 perovskite layer
ORHAN POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞLAR DUMAN