Boyaya duyarlı güneş pilleri

Abstract

Boya ile duyarlılaştırılmış güneş pilleri, düşük üretim maliyetleri, üretim kolaylığı, renk ve şeffaflık gibi ayarlanabilir optik özellikleri, çevre dostu üretimi nedeniyle son yirmi yılda büyük ilgi görmüştür.Bu tez çalışmasında indigo mavisi, bezathren kırmızısı ve bezathren sarısı gibi vat boyaları literatürde ilk defa kullanılarak boyaya duyarlı güneş pilleri üretilmiştir. Diğer bir boya olarak doğal boya gibi maliyeti düşük boya kullanılarak boyaya duyarlı güneş pili üretilmiştir. Doğal boya gül atık suyundan elde edilmiştir. Çalışmanın başında SnO2:F ince filmleri 600oC alt taban sıcaklığında Air-Brush ile sprey piroliz tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Elde edilen filmlerin X-ışını kırınım (XRD) analizleri ile kristal yapıları incelenmiştir. Flor katkısı ve yüksek sıcaklıktan dolayı filmler amorf yapıdan polikristal yapıya geçtiğini ve yapının tetragonal yapıda oldukları belirlenmiştir. Karşı elektrot hazırlamak için, FTO camın üzerine hazırlanan boya+TİO2 çözeltisi Air-Brush ile 500oC altında püskürtülmüştür. Boya+TiO2 çözeltisinin miktarında optimizayon yapılmıştır. Karşı elektrot olarak FTO cam grafit kaplanmıştır. Sıvı elektrolit olarak iyodür/triiyodat (I-/ I-3) çifti kullanılmıştır. Sıvı elektroliti hazırlarken solvent olarak butil glikol ve saf su kullanılmıştır. Karşı elektrot ve çalışma elektrotu arasına hazırlanan sıvı elektrolit enjekte edilmiştir. İdeal bir güneş pilinin aydınlık ve karanlık altındaki akım-gerilim (I-V) değerleri A.M 1.0 Simülatör ile ölçülmüştür. Bu değerler ile her pil için verim hesabı yapılmıştır. TiO2 miktarı sabit tutulan, boya miktarı az olan Bezathren sarısı ile hazırlanan boyaya duyarlı güneş pilleri fotovoltaik özelliğe sahip olduğu belirlenmiştir. A.M 1.0-1000 W/cm2'de elde edilen verim değerleri η (%)=0,00047 ve η(%)=0,00020'dir.Anahtar Kelimeler: Boyaya duyarlı güneş pilleri, vat boyaları, sprey piroliz, flor katkılı SnO2 ince filmleri.2019, 94 sayfa

The dye-sensitized solar cells have attracted great attention in the last two decades due to their environmentally friendly production, low production costs, ease of production, adjustable optical properties such as color and transparency. In this thesis, dye-sensitive solar cells were produced for the first time in the literature by using vat dyes such as indigo blue, bezathren red and bezathren yellow. As another dye, dye sensitive solar cell was produced by using low-cost dyes such as natural dye. Natural dye was extracted from rose waste water. At the beginning of the study, SnO2:F thin films were prepared by using air-brush spray pyrolysis technique at 600 oC substrate temperature. Due to the fluorine doped and high temperature, the films were passed from amorphous structure to polycrystalline structure and the structure was tetragonal. The working electrode was formed by spraying the dye+ TİO2 solution prepared on FTO glass with air-brush under 500 oC temperature. The amount of dye + TiO2 solution was optimized. As the counter electrode, the FTO glass is coated with graphite. Iodide / triiodate (I- / I-3) pair was used as liquid electrolyte. Butyl glycol and pure water were used as solvent while preparing the liquid electrolyte. The prepared liquid electrolyte was injected between counter electrode and working electrode. Current-voltage (I-V) values of an ideal solar cell under light and dark were measured with A.M 1.0 Simulator. Efficiencies of all solar cells were calculated with these values. It is determined that the dye sensitive solar cells prepared with Bezathren yellow, whose TiO2 amount was kept constant and whose dye amount was low, had photovoltaic properties. The yield values obtained at A.M 1.0-1000 W / cm2 are η (%) = 0.00047 and η (%) = 0.00020.Keywords: Dye sensitized solar cells, vay dyes, spray pyrolysis, fluorine doped SnO2 thin flms.2019, 94 pages