CDS kuantum parçacık dekore edilmiş ZnO/ERGO nanokompozitlerinin sentezi ve fotoelektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Üstün fotovoltaik özelliklerinden dolayı son yıllarda kapsamlı bir şekilde araştırılmakta olan ZnO malzemesinin, optoelektronik etkilerinin arttırılması amacı ile ZnO/ERGO nanokompozitleri sentezlenerek CdS kuantum parçacıkları ile dekore edildi. ZnO/ERGO nanokompozitleri ITO kaplı cam yüzeyinde aynı çözeltiden ve sabit tek potansiyelde elektrokimyasal yöntemle depozit edildi. Çinko kaynağı olarak Zn(CH3COO)2 tuzu içeren çözelti kullanıldı ve elektrodepozisyon GO karışımıyla birlikte -1100 mV'ta 30 dakika boyunca sürdürüldü. Kompozit malzemenin yapısal, morfolojik, optiksel ve fotoelektrokimyasal karakterizasyonu yapılarak elektrokimyasal teknik ile başarılı bir şekilde sentezlenebildiği kanıtlandı. Yapay güneş ışığı altında yapılan fotoakım yoğunluğu ölçümleri, kompozit malzemenin ZnO'e oranla daha fotoaktif olduğunu ve güneş pillerinde fotoanot olarak kullanılabileceğini gösterdi. Kompozitin fotovoltaik etkilerinin geliştirilebilmesi için yüzeyi CdS kuantum parçacıkları ile dekore edildi. Dekorasyon işleminde SILAR yöntemi kullanıldı. CdS dekore edilen ITO/ZnO/ERGO elektrotları XRD, XPS, EDS, EIS, SEM, UV-VIS teknikleriyle karakterize edildi ve ITO/ZnO/ERGO/CdS nanokompozit yapısının başarılı bir şekilde sentezlenebileceği görüldü. ZnO/ERGO nanokompozitlerinin yapılan elektrokimyasal fotoakım ölçümleriyle CdS dekorasyonu sonrasında fotoakım yoğunluğunda önemli bir artış tespit edildi. Son aşamada FTO/ZnO/ERGO/CdS elektrotların QDSSC'lerde kullanabilecek şekilde Na2S + Na2SO3 elektrolitinde fotokorozyona uğramadığı ve fotokatalitik özelliklerinin iyileştirildiği belirlendi.

In order to increase the optoelectronic effects of ZnO material, which has been investigated extensively in recent years due to its superior photovoltaic properties, ZnO/ERGO nanocomposites were synthesized and decorated with CdS quantum dots. ZnO/ERGO nanocomposites were deposited on the ITO coated glass surface from same solution and constant single potential by electrochemical method. The Zn(CH3COO)2 salt-containing solution as the zinc source was used and electrodeposition was continued for 30 minutes at -1100 mV with the GO mixture. The structural, morphological, optical and photoelectrochemical characterization of the composite material has been proven to be successfully synthesized by the electrochemical technique. Photocurrent density measurements under artificial sunlight showed that the composite material was more photoactive than ZnO and can be used as a photoanode in solar cells. The surface was decorated with CdS quantum dots in order to improve the photovoltaic effects of the composite. SILAR method was used for the decoration process. The best method and the optimum conditions for this method were determined with photocurrent density measurements. CdS decorated ITO/ZnO/ERGO electrodes were characterized by XRD, XPS, EDS, EIS, SEM, UV-VIS techniques and it was seen that ITO/ZnO/ERGO/CdS nanocomposite structure could be successfully synthesized. ZnO/ERGO nanocomposites were determined by electrochemical photocurrent measurements and CdS decoration showed an important increase in photocurrent density. In the final stage, it was determined that ITO/ZnO/ERGO/CdS electrodes were not photocorroded in Na2S + Na2SO3 electrolyte and their photocatalytic properties were improved which can be used in QDSSC's.