Boya duyarlı güneş pillerinde makro halkalı tetra pirollerin etkisi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2016

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: OSMAN GÜRBÜZ

Danışman: Mustafa Okutan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez kapsamında, 3. nesil güneş pilleri arasında yer alan boya duyarlı güneş pillerinin (DSSC) kullanılabilir ve uygulanabilir durumlarının iyileştirilmesi için yeni ve özgün metotlar geliştirilerek bilimsel araştırmalara öncülük edecek bir dizi çalışmalar yürütüldü. Bu bağlamda beş farklı DSSC grubu oluşturuldu. Birinci grup DSSC çalışmasında, metalsiz porfirazin (H2Pz) ve metal katkılı porfirazin (MPz) boyalar elektron üretici olarak kullanıldı. Metal (Zn, Co, Mg ve Ni) türevli porfirazinlerden ZnPz odaklı DSSC'nin fotovoltaik pil verimlilik (PCE) değeri 5.40% ile en iyi ışık hapsedici ve elektron üretici olarak tesbit edildi. Diğer PCE değerleri sırasıyla 2.14%(H2Pz), 2.17%(CoPz), 2.21% (MgPz) ve 2.81% (NiPz) olarak hesaplandı. İkinci grup DSSC çalışmasında, elektrolitin DSSC'den sızdırma problemini gidermek amacıyla iyonik iletken polimerik hidrojel (ICPH) tasarlandı. Bu grup çalışmasında görüldü ki, ICPH-elektrolit ile oluşturulan DSSC'deki fotovoltaik pil performansları, saf elektrolit ile hazırlanan DSSC'lerin pil performanslarından daha iyi olduğu fotovoltaik karakteristik davranışlardan tespit edildi. Üçüncü grup DSSC çalışmasında, GaAs/Au yapısının DSSC'de Pt'ye alternatif bir karşıt elektrot olabileceği Akım-Voltaj karakteristik sonuçlarına göre belirlendi. Dördüncü grup DSSC çalışmasında, fotoanot tabakası olarak kullanılan TiO2 tabakasının elektron transferini iyileştirmek amacıyla, TiO2 katmanına çok katmanlı nanotüp (MWCNT), indirgenmiş grafen oksit (rGO) ve polipirol (Ppy) katkılandırarak karşılaştırılabilir DSSC'ler elde edildi. TiO2+MWCNT fotoanotlu DSSC pil verimliliği 6.48% olarak hesaplanırken, saf TiO2, TiO2+rGO ve TiO2+Ppy yapılı DSSC'lerde fotovoltaik pil verimlilikleri sırasıyla 3.25%, 3.49% ve 4.63% olarak hesaplandı. Beşinci grup DSSC çalışmasında, son zamanlarda yaygın olarak kullanılan organik boyalardan 4,5-diazafluorene grubu boyalar ile fotovoltaik piller oluşturuldu. Pil verimlilikleri 0.50% (metalsiz için) ve 1.43% (Zn türevli için) olarak hesaplandı. İyonik iletken polimerik hidrojelin DSSC'lerde kullanımı, DSSC'lerdeki elektrolitin sızdırma problemini giderdiği ve boyanın tekrardan indirgenmesini sağlamada pozitif bir görev üstlendiği bu tez çalışmasında gösterildi. Ayrıca pil performansını iyileştirmek için fotoanot tabakası olarak kullanılan TiO2 tabakası içine MWCNT katkılandırarak TiO2+MWCNT fotoanot yapılı DSSC'lerin elde edilmesi, DSSC'lerin düşük boyutlardaki davranışını inceleme açısından imkân sağlayacağı öngörülmüştür.