Fabrication and characterization of dye-sensitized solar cells based on hybrid photoanodes consisting of Zr-doped ZnO nanorods and TiO2 nanoparticles
Zr katkılı ZnO nanoçubuklar ve TiO2 nanopartiküllerden oluşan hibrit fotoanotlara dayalı boya duyarlı güneş pillerinin üretilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 821655
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERAFETTİN EREL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bant aralığı, yüzey yapısı, parçacık boyutu, gözenekliliği ve film kalınlığı nedeniyle TiO2, DSSC'lerde popüler bir fotoelektrottur. Bununla birlikte, TiO2'nin elektron hareketliliği, DSSC'lerin fotovoltaik performansını daha da iyileştirmek için çok düşüktür. Sonuç olarak, DSSC'ler üzerine yapılan birçok araştırma, çeşitli yarı iletken malzemelerle elektron taşınmasını iyileştirmeye odaklanmıştır. Tüm bu yarı iletken malzemeler arasında, TiO2 ile benzer bant aralığı, daha fazla elektron hareketliliği ve TiO2'den daha kolay yüzey modifikasyonu nedeniyle ZnO en çok ilgiyi çekmiştir. Sonuç olarak, TiO2'li veya TiO2'siz DSSC'lerde çalışma elektrotu olarak kullanılabilir. Tek boyutlu nanoyapılar, boya adsorpsiyonu için daha küçük bir yüzey alanına sahiptir ve ZnO nanoçubuklar (NR'ler) ve TiO2 nanoparçacıklarından (NP'ler) oluşan bir hibrit film, yüzey alanı, ışık absorpsiyonu ve yük aktarımı açısından özellikle etkilidir. Bu çalışmada, ZnO NR'lerin elektron taşıma özelliklerini daha da geliştirmek için Zr (%0.5, 1, 1.5, 2 ve 2.5 ağırlık) ile katkılandılar. Mevcut çalışma, katkısız ve Zr katkılı ZnO NRs/TiO2 NP'lere dayalı DSSC'ler oluşturmak için bir hidrotermal teknik kullanmıştır. Örneklerin karakterizasyonu için XRD, SEM, EDS ve UV-Vis yöntemleri kullanıldı. Ayrıca DSSC'lerde fotoanot olarak kullanılan cihazların fotovoltaik performansları ölçülmüştür. Sadece TiO2 NP'ler, katkısız ZnO NRs/TiO2 NP'ler ve Zr katkılı ZnO NRs/TiO2 NP'ler (ağırlıkça %2 Zr'de) içeren geleneksel fotoanotlarla birleştirilen cihazlar için %3.31, %4.91 ve %8.33'lük bir güç dönüşüm verimliliği elde edildi. Sonuçlar, Zr katkılı ZnO NRs/TiO2 NPs tabanlı fotoanotların DSSC cihazlarında tamamlayıcı bir etki elde ettiğini ve sonuç olarak benzer uygulamalara genişletilebileceğini önerir.
Özet (Çeviri)
Owing to its bandgap, surface structure, particle size, porosity, and film thickness, TiO2 is a popular photoelectrode in DSSCs. However, the electron mobility of TiO2 is too low to improve the photovoltaic performance of DSSCs further. As a result, much research on DSSCs has concentrated on improving electron transport with various semiconductor materials. Among all these semiconductor materials, ZnO has gotten the most interest because of its similar band gap to TiO2, greater electron mobility, easier tailoring, and easier surface modification than TiO2. As a result, it can be used as a working electrode in DSSCs with or without TiO2. One dimensional nanostructures have a lesser surface area for dye adsorption, and a hybrid film composed of ZnO nanorods (NRs) and TiO2 nanoparticles (NPs) is particularly effective in terms of surface area, light absorption, and charge transport. To further improve electron transport characteristics of ZnO NRs, in this study, they were doped with Zr (0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 wt.%). The current study used a hydrothermal technique to create DSSCs based on undoped and Zr-doped ZnO NRs/TiO2 NPs. XRD, SEM, EDS, and UV-Vis methods were used to characterize the samples. Furthermore, the photovoltaic performance of the devices used as the photoanode in DSSCs was measured. A power conversion efficiency of 3.31%, 4.91% and 8.33% was obtained for the devices assembled with conventional photoanodes of only TiO2 NPs, undoped ZnO NRs/TiO2 NPs and Zr-doped ZnO NRs/TiO2 NPs (at 2 wt.% of Zr), respectively. The results strongly suggest that Zr-doped ZnO NRs/TiO2 NPs-based photoanodes achieve a complementary effect in DSSC devices and consequently can be extended to similar applications.
Benzer Tezler
- Ftalosiyanin tabanlı malzemeler ile boya duyarlı güneş hücresi üretim ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of dye sensitized solar cells based on phthalociyanine
YUNUS YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAVAŞ BERBER
- ZnO:Cu ve ZnO:Mn tabanlı boya duyarlı güneş pillerinin fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of ZnO:Cu and ZnO:Mn based dye-sensitized solar cells
HALİL EŞGİN
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN ÇAĞLAR
- Fabrication and electrical characterization of sonochemically grown nanostructured ZnO dye sensitized solar cells
Sonokimyasal metodla büyütülmüş ZnO nano yapılı boya duyarlı güneş pillerinin fabrikasyonu ve elektriksel karakterizasyonu
TELAT GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve TeknolojiGediz ÜniversitesiNanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YAVUZ BAYAM
- Kenevir esaslı aktif karbonun boyayla duyarlılaştırılmış güneş hücrelerinde arka elektrot olarak kullanılması
Use of hemp-based activated carbon as back electrode in dye-sensitized solar cells
DERYA BABADAĞ YALVAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaYozgat Bozok Üniversitesiİleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. HATİCE KANBUR ÇAVUŞ
- Advanced electrical characterization of organic–inorganic hybrid perovskite solar cells by impedance spectroscopy
Organik–inorganik perovskit güneş hücrelerinin empedans spektroskopisi ile elektriksel karakterizasyonu
MEHMET CEM ŞAHİNER
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ