Perovskit güneş hücrelerinde kil mineralli iskelet yapılar ve polioksometalat katkılarının performans ve stabilite üzerine etkilerinin incelenmesi
Investi̇gati̇on of the effects of clay mi̇neral scaffold structures and polyoxometalate dopants on performance and stabi̇li̇ty i̇n perovski̇te solar cells
- Tez No: 1019730
- Danışmanlar: PROF. DR. MAHMUT KUŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, perovskit güneş hücrelerinin (PSC) ticari ticarileşmesi önündeki en büyük engeller olan kararlılık, tekrarlanabilirlik ve ara yüzey kayıpları sorunlarını çözmek amacıyla polioksometalat (POM) bileşikleri ve çeşitli kil minerallerinin kullanımını sistematik olarak incelemektedir. Çalışma kapsamında ilk olarak Keggin tipi B1 (tek boşluklu) ve B2 (üç boşluklu) POM bileşikleri sentezlenmiş; bu bileşiklerin hem boşluk transfer tabakasında (PEDOT:PSS) katkı maddesi (dopant) hem de elektron transfer tabakası (PCBM) üzerinde ara yüzey katmanı olarak rolleri değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, %1 oranında B2 katkılanan PEDOT:PSS tabakasının hücre verimliliğini %11,41'den %14,23'e yükselttiğini, PCBM üzerine eklenen B2 katmanının ise voltaj değerlerini artırarak verimi %13,01 seviyesine çıkardığını göstermiştir. POM bileşiklerinin, enerji seviyelerini hizalayarak yük transfer direncini minimize eden bir“elektronik köprü”görevi gördüğü saptanmıştır.Tezin ikinci aşamasında; sepiyolit, montmorillonit, laponit ve hallosit kil minerallerinin aktif perovskit tabakası üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Farklı yüzey aktivasyon işlemleriyle (oksijen plazma ve UV-Ozon) optimize edilen hücrelerde, özellikle sepiyolit katkısı ve UV-Ozon işlemi birleşimiyle %16,51 gibi yüksek bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) ulaşılmıştır. Çalışmanın en özgün bulgularından biri olan 12 aylık kararlılık takibi sonucunda, katkısız referans hücrelerin verimi %11,91'den %9,31'e gerileyerek yaklaşık %22 değer kaybederken; kil katkılı tüm hücrelerin verimlerini zamanla artırarak koruduğu gözlemlenmiştir. Özellikle laponit katkılı hücreler, 12. ayın sonunda %16,58 verimle en yüksek kararlılığı ve performansı sergilemiştir. Elde edilen veriler ışığında, kil minerallerinin sağladığı bu üstün kararlılığın; kontrollü kristal büyümesi, Lewis asit-baz etkileşimleri yoluyla kusur pasivasyonu, nem bariyeri oluşturma ve iyon göçünü baskılama gibi çok fonksiyonlu mekanizmaların bir sonucu olduğu değerlendirilmektedir. Sonuç olarak bu tez, düşük maliyetli ve doğal bir materyal olan kilin, perovskit güneş hücrelerinin hem verimliliğini hem de operasyonel ömrünü uzatarak laboratuvar ölçeğinden ticari uygulamalara geçişte kritik bir çözüm sunabileceğini kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis systematically investigates the use of polyoxometalate (POM) compounds and various clay minerals to solve the problems of stability, repeatability, and interfacial losses, which are the biggest obstacles to the commercialization of perovskite solar cells (PSCs). In the first stage of the study, Keggin-type B1 (single-hole) and B2 (three-hole) POM compounds were synthesized; their roles as both dopant in the hole transfer layer (PEDOT:PSS) and as interfacial layers on the electron transfer layer (PCBM) were evaluated. Experimental results showed that the PEDOT:PSS layer doped with 1% B2 increased the cell efficiency from 11.41% to 14.23%, while the B2 layer added to the PCBM increased the voltage values, raising the efficiency to 13.01%. It was determined that POM compounds act as an“electronic bridge”that minimizes charge transfer resistance by aligning energy levels. In the second stage of the thesis; The effects of sepiolite, montmorillonite, laponite, and hallosite clay minerals on the active perovskite layer were investigated. In cells optimized with different surface activation processes (oxygen plasma and UV-ozone), a high power conversion efficiency (PCE) of 16.51% was achieved, especially with the combination of sepiolite doping and UV-ozone treatment. One of the most unique findings of the study was the 12-month stability monitoring. While the efficiency of the undoped reference cells decreased from 11.91% to 9.31%, losing approximately 22%, it was observed that all clay-doped cells maintained and increased their efficiency over time. In particular, laponite-doped cells exhibited the highest stability and performance with an efficiency of 16.58% at the end of the 12th month. In light of the data obtained, it is evaluated that this superior stability provided by clay minerals is the result of multifunctional mechanisms such as controlled crystal growth, defect passivation through Lewis acid-base interactions, moisture barrier formation, and suppression of ion migration. In conclusion, this thesis demonstrates that clay, a low-cost and natural material, can offer a critical solution for transitioning perovskite solar cells from laboratory scale to commercial applications by extending both their efficiency and operational lifespan.
Benzer Tezler
- Pastörizasyondan sonra kültür ilavesinin ekşi kremadan yapılan tereyağlarının özelliklerine etkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
SERAP TAMER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSüt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERGİN OKTAR
- Ön işlemenin ve askorbik asitin dondurularak depolanan yılan balıklarının (Anguilla anguilla) kalitesine etkileri
Başlık çevirisi yok
H.VOLKAN GÖKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL
- Hidrojen peroksit ve kurutma sıcaklığının sıvı yumurtada salmonella typhimurium üzerine etkisi
Başlık çevirisi yok
FULYA TURANTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN ÜNLÜTÜRK
- Hidrojen peroksitin düşük sıcaklıkta sıvı yumurtanın bakteriyolojik kalitesi üzerindeki etkisi
Başlık çevirisi yok
MÜGE KASAPUGİL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN ÜNLÜTÜRK
- Dondurularak saklamanın tavuk etinin bazı kalite özellikleri üzerine etkisi
Başlık çevirisi yok
Ö.EVREN ATASOY
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. SUMRU TÖMEK