Verimli, kararlı ve Pb içermeyen perovskit güneş modüllerinin geliştirilmesi
Development of efficient, stable and Pb-free perovskite solar modules
- Tez No: 895952
- Danışmanlar: PROF. DR. FEHİM FINDIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Perovskite güneş pillerine olan ilgi; düşük maaliyetleri, ayarlanabilir absorpsiyon dalga boyu aralıkları, güç dönüşüm verimliliklerinin iyileştirilebilir olması, yük taşıyıcıların rekombinasyon olmadan taşıyabilmesi gibi ilgi çekici özelliklerinden ötürü gün geçtikçe artmaktadır. Günümüze kadar rapor edilen en yüksek verimli perovskite güneş pilleri %31,4'lük Shockley-Queisser sınırına yaklaşarak %25,2'ye [30] kadar yükselen kurşun bazlı olanlardır. Bu aygıtlar ile bulunan PCE (Power Conversion Efficiency) değerleri her geçen gün artıyor olsada, bu artış ile cihazın dayanıklılığının uyumlu olduğu söylenemez. Bu uyumsuzluğun temelinde organik hibrit perovskitlerin içsel kararsızlığı ve düşük termal stabiliteleri (<150 o C) yer almaktadır. Ayrıca bu aygıtların ticarileştirilmesinin önündeki en önemli bariyerler kurşunun çevresel toksisitesi, zayıf termal stabilitesi, istenmeyen fazlara kristaleşebilme potansiyelleri, oksijen ve neme bağlı olarak performanslarındaki ciddi düşüşler gösterilebilir [14,15,16,30]. Bu sebeple Pb'nun az miktarda diğer malzemelere eklenmesi veya kurşun içermeyen perovskitlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu sebeple Pb ile bant aralığı, yarıçap, yüksek optik absorpsiyon katsayısı gibi benzer özelliklere sahip elementler araştırılmalıdır. Ticarileşme aşamasına geçilebilmesi için ayrıca perovskit malzemesinin uzun süreli termal stabilitesi sağlanmalıdır [16]. Bu tez çalışması kapsamında Pb yerine daha az toksik olan Sn 2+ ve Cd +2 ile çalışılmıştır. Bu iki malzemeyi desteklemek, optimizasyon sağlamak, taşıyıcı düfüzyon uzunluğunu arttırmak için organik katyon olarak DMABr'ün kullanılması ve yapıyı daha kararlı bir hale getirmek, histerizis davranışları azaltmak ve tekrarlanabilirlik sağlamak için ise organik katyon Cs + ile katkılanmıştır [17,18]. Yapılan laboratuvar çalışmalarında DMASnBr 3 'ün Cs + ile katkılanmasıyla yüksek verimli bir aygıt elde edileceği ve Sn oksidasyonunun kontrol edilebilir hale geleceği görülmüştür. Ayrıca DMACdBr 3 'ün Cs + ile katkılanması sonucunda enkapsülasyon işlemi yapılmaksızın aygıtın dört ay kadar çalıştığı ve verimliliğin arttığı gözlemlenmiştir. Perovskite güneş pilleri Ar-Ge çalışmasının her aşaması kendi içerisinde bir öneme sahiptir. Reçetenin mol oranları, uygulama metotlarının bazı aşamalarında, kullanılan dirençli camlarda ve özellikle kaplama ve tavlama koşullarında yapılan önemli değişiklikler neticesinde perovskite güneş pillerinin özellikle kararsızlık problemleri üzerinde önemli sonuçlar elde edileleceği,verimli ve kurşun içermeyen bir reçete geliştirilebilmesi planlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
İnterest in perovskite solar cells; It is increasing day after day due to its interesting features such as low costs, adjustable absorption wavelength ranges, improvement of power conversion efficiencies, and the ability of load carriers to carry without recombination. The highest-efficiency perovskite solar cells obtained to date are lead-based ones, approaching the Shockley-Queisser limit of 31.4%, rising to 25.2% [30]. Although the PCE (Power Conversion Efficiency) values found with these devices are increasing day by day, it cannot be said that this increase is compatible with the durability of the device. The basis of this incompatibility is the inherent instability and low thermal stability (<150 o C) of organic hybrid perovskites. In addition, the most important barriers to the commercialization of these devices can be shown as the environmental toxicity of lead, its poor thermal stability, its potential to crystallize into undesirable phases, and serious decreases in its performance due to oxygen and moisture [14,15,16,30]. For this reason, small amounts of Pb need to be added to other materials or lead-free perovskites requirement to be developed. Therefore reason, elements with similar properties such as band gap, radius, high optical absorption coefficient with Pb should be investigated. Long-term thermal stability of the perovskite material must also be ensured in order to proceed to the commercialization stage [16]. Within the scope of this dissertation, Sn 2+ and Cd +2 , which are less toxic, were studied instead of Pb. The use of DMABr as the organic cation to support these two materials, to provide optimization, to increase the carrier diffusion length, and to make the structure more stable, to reduce hysteresis behaviors and to provide reproducibility, the organic cation Cs + was doped [17,18]. In laboratory studies, it's been observed that by doping DMASnBr 3 with Cs + , a high- efficiency device will be obtained and Sn oxidation will become controllable. In addition, as a result of the doping of DMACdBr 3 with Cs + , it was observed that the device worked for up to four months without encapsulation and increased efficiency. Each stage of the R&D study of perovskite solar cells has a different importance. As a result of the significant changes made in the mole ratios of the recipe, at some stages of the application methods, in the resistive glasses used, and especially in the coating and annealing conditions, it is planned to develop an efficient and lead-free recipe that will achieve significant results on the instability problems of perovskite solar cells.
Benzer Tezler
- Perovskite güneş hücrelerinde degredasyon mekanizmalarının incelenmesi ve kararlılığın arttırılması
Investigation of the degradation mechanisms in perovskite solar cells and stability improvement
ADEM MUTLU
- Nanoparticle enabled diagnosis and combination therapy of cancer
Nanoparçacık destekli kanser tanı ve kombine tedavi araştırmaları
EDA ÇELİKBAŞ
- Development of mirna biomarkers for the differentiation between gingivitis and periodontitis: A pilot study
Gingivitis ve periodontitis ayrımı için mirna biyobelirteçlerinin geliştirilmesi: Pilot çalışma
DHAFIR LATIEF FAYADH FAYADH
Doktora
İngilizce
2023
BiyokimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CALAPOĞLU
- Elucidation of cyclopropenium activated SN2 reaction mechanisms: A computational approach
Siklopropenyum aktivasyonlu SN2 tepkime mekanizmalarının aydınlatılması: Hesapsal bir yaklaşım
MUAMMER MELİN DEMİRKIZAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. FETHİYE AYLİN SUNGUR
- İki boyutlu kristal yapıların termal özellikleri ve sensör olma potansiyelleri
Thermal properties of two-dimensional crystal structures and their potential as a sensor
ÖZNUR DEMİRKOL
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER DEMİROĞLU
PROF. DR. CEM SEVİK