Yarı iletken metal oksit nanoyapıların üretimi, karakterizasyonu ve ters hibrit güneş piline uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada ZnO ve TiO2 metal oksit malzemeleri ince film ve nano çubuk formlarında üretilmiş, terstip güneş hücresi ve sensör uygulamaları gösterilmiştir. Üretilen metal oksit nano yapılar çeşitli metal (Fe, Pd, Gd gibi) katkı malzemeleri ile katkılanmış ve terstip güneş pili ve sensör cihazları üzerinde performans optimizasyonu yapılmıştır. ZnO nanoyapılar nano çubuk ve nanotüp yapısında üretilmişlerdir. ZnO nano yapıların bütün üretim aşamalarında elektrokimyasal kaplama yöntemi kullanılmıştır. Saf ve katkılı TiO2 nano yapılar, ince film formunda sol-gel yöntemi kullanılarak, döndürerek kaplama tekniği ile üretilmiştir. Elde edilen nano yapıların boy ve çap gibi yapısal özellikleri, sıcaklık, zaman, konsantrasyon ve elektriksel potansiyel gibi çeşitli deneysel koşullar değiştirilerek nanoyapı üretimi optimize edilmiştir. Bu tez çalışmasındaki yapısal karakterizasyon işlemlerinde taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD), EDX ve XPS yöntemleri kullanılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında ilk olarak, ZnO nano yapılar MEMS yapı üzerine elektrokimyasal yöntem ile başarılı bir şekilde üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Daha sonra, Pd katkılı ZnO nano çubuklar ITO altlık üzerine literatürde ilk defa bütün nano yapı homojen bir biçimde olacak şekilde üretilmesi başarılmış ve karakterize edilmiştir. ZnO nano yapılar ile ilgili olarak son aşamada ince film katmanın ve nano tel oluşum mekanızmasının optimizasyonu yapılmıştır. Diğer bir yarı iletken metak oksit olarak TiO2 için Fe katkılı incefilmleri ters tip polimer güneş hücresinde elektron seçici katman olarak kullanılmıi ve katkılamanın güneş hücresi verimine göre optimizasyonu yapılmıştır.

In this thesis, ZnO and TiO2 metal oxide materials were produced as nanorods and thin film structures and demonstrated their sensor and inverted type solar cell applications. Produced metal oxide nanostructures were doped with some metals (Fe, Pd) and made performance optimizations on inverted type solar cell and sensor devices. ZnO nano structures were produced as nanotube and nanorod structures. Electrochemical deposition method was used for all productions process of ZnO nanostructures. Pure and doped TiO2 nanostructures were fabricated as thin film form with sol-gel method and spin-coating technique. Further the obtained product lengths and diameters as well as structural characteristics, temperature, time, concentration and competence of nanostructure manufacturing a variety of experimental conditions, including varying the electrical potential has been acquired. Structural characterization of the process of scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and EDX are used. Pd-doped ZnO nano rods all nanostructure on ITO substrate was able to be produced for the first time in the literature to be homogeneously and have been characterized. ZnO nano structures manufactured successfully on MEMS cantilever and have been characterized by electrochemical methods. Produced Fe doped TiO2 thin films were used for inverted type solar cells as electron selective layer and doping effect on solar cell efficiency were investigated.