Grafen tabanlı demir sülfür (FeS2) ince film yarıiletkeninin sentezlenerek yapısal optiksel karakterizasyonunun yapılması ve boya ile duyarlı güneş hücrelerinde karşıt elektrot olarak kullanılması

Abstract

Boya duyarlı güneş hücreleri üzerine çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Geleneksel Silisyum tabanlı güneş hücrelerine bir alternatif haline gelmektedir. Endüstriyel alanda az da olsa yer bulmaktadır. Fakat DSSC'lerin bazı sorunları bulunmaktadır. Bunlardan biri de Pt Karşıt elektrottur. Pt karşıt elektrot maliyeti yüksek bir malzemedir. Bu da DSSC'lerin maliyetini oldukça arttırmaktadır. Alternatif olarak birçok malzeme denenmektedir. Grafen/FeS2 bunların başında gelmektedir. Güneş hücrelerinde karşıt elektrot olarak Pt karşıt elektrota alternatif olabilecek bir malzemedir. Bu çalışmada da Grafen/FeS2 sentezi yapılmıştır. TiO2 fotoanot ile birleştirilerek boya duyarlı güneş hücresi elde edilmiştir. Sentezlenen yarıiletkenlerin ve elde edilen hücrenin yapısal ve optiksel analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak, DSSC'de grafen/demir sülfür (FeS2) ince filmleri ile yeni bir karşıt elektrot elde ettik. Grafen/pirit ince filmlerin, geleneksel Pt karşıt elektroduna kıyasla daha yüksek yüzey alanı ve iyi katalitik aktivite sergilediği gösterildi. Pt bazlı DSSC'nin % 6.4 verimine kıyasla % 7.43 grafen / FeS2 verimi elde edildi. Bu durumda Pt karşıt elektroda göre % 16.1 verim artışı sağlanmış oldu. Araştırmadan elde edilen sonuçlara göre, bu araştırma sadece DSSC'lerin performansını arttırmak için umut verici bir yaklaşım sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda yeryüzünde bol bulunan ve katalitik olarak daha aktif grafen/FeS2 ince filmleri kullanarak maliyeti düşürmektedir. Grafen/FeS2 karşıt elektrodunun DSSC uygulamaları için ideal bir karşıt elektrot olduğu sonucuna varılmıştır.Anahtar kelimeler: Grafen/FeS2, Karşıt Elektrot, Boya Duyarlı Güneş Hücresi

Studies on dye sensitive solar cells are increasing day by day. It is an alternative to conventional silicon based solar cells. There is little space in industrial area. However, DSSCs have some problems. One of them is the Pt Counter Electrode. Pt counter electrode is a material with a high cost. This significantly increases the cost of DSSCs. Alternatively, many materials are tested. Graphene/FeS2 is one of them. As a counter electrode in solar cells, it is an alternative to the Pt counter electrode. In this study, graphene/FeS2 synthesis was performed. It was combined with TiO2 photoanode to obtain dye sensitive solar cell. Structural and optical analyzes of synthesized semiconductors and the resulting cell were carried out.As a result, we obtained a new counter electrode with graphene/iron sulfur (FeS2) thin films in DSSC. Graphene/pyrite thin films were shown to exhibit higher surface area and good catalytic activity than the conventional Pt counter electrode. A yield of 7.43% graphene/FeS2 was obtained compared to 6.4% yield of Pt-based DSSC. In this case, an increase of 16.1% was achieved in comparison to the Pt counter electrode. According to the results of the research, this research not only provides a promising approach to improving the performance of DSSCs, it also reduces the cost by using graphene / FeS2 thin films, which are abundant in the earth and are more active in the catalytic manner. It was concluded that the graphene/FeS2 counter electrode was an ideal counter electrode for DSSC applications.Keywords: Graphene / FeS2, Counter Electrode, Dye Sensitized Solar Cell