Alüminyum katkılı TiO2/ZnO nanokompozit yapıların karakterizasyonu ve boya duyarlı güneş pili performanslarının incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, %0,5, %1, %2, %4 Alüminyum (Al) katkılı TiO2/ZnO nanokompozit (TZA) fotoanotları sentezlendi ve karakterize edilerek fotovoltaik verimi artırmak için optimum şartlarda boya duyarlı güneş pillleri (BDGP) kombine edildi. Anodik oksidasyon yöntemi kullanılarak titanyum plakalar üzerine sentezlenen TiO2 nanotüp dizileri sentezlendi. Sentezlenen nanotüp diziler, hidrotermal yöntem kullanılarak Al katkılı ZnO nanoçubukların dekore edilmesinde alt yüzey olarak kullanıldı. Daha yüksek foto dönüşüm etkinliği için optimum Al katkılı ZnO dekorasyon yoğunluklarını belirlemek için optimum hidrotermal koşullarında Al katkılama oranları değiştirilmiştir. XRD, SEM, AFM ve XPS karakterizasyon sonuçları, TiO2 nanotüp dizilerinin yüzey morfolojisinin, kristal yapısının, elemental bileşiminin ve yüzeyine dekore edilmiş Al katkılı ZnO nanoçubukların optimum koşullarda katkı oranlarına duyarlı olduğunu göstermektedir. TZA fotoanotlarına dayanan BDGP'lerinin verimi katkısız TiO2/ZnO BDGP'ye kıyasla daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. BDGP'lerde, TiO2 nanotüp dizileri ile Al katkılı ZnO nanoçubukları arasındaki sinerjik etkileşme, yasak enerji bant aralığının azaltılması ve rekombinasyon oranlarının baskılanması sonucunda yük transfer direncinin azaltılmasıyla verimliliğin artması sağlanmıştır

In this study, 0.5%, 1%, 2%, 4% aluminum-doped TiO2 / ZnO nanocomposite (TZA) photoanodes were synthesized and characterized and combined with dye sensitive solar cells (DSSC) under optimum conditions to increase photovoltaic efficiency. TiO2 nanotube sequences were synthesized on titanium plates using anodic oxidation method. The synthesized nanotube arrays were used as the substrate for decorating Al-doped ZnO nano-rods using the hydrothermal method. Al doping ratios were changed at optimum hydrothermal conditions to determine optimal Al-doped ZnO decoration densities for higher photoconversion efficiency. The XRD, SEM, AFM and XPS characterization results show that the surface morphology, crystal structure, elemental composition and surface-decorated Al-doped ZnO nanorods of TiO2 nanotube arrays are susceptible to contribution rates under optimum conditions. DSSCs based on TZA photoanodes yielded higher yields than pure TiO2 / ZnO DSSC. In DSSCs, synergistic interaction between TiO2 nanotube arrays and Al-doped ZnO nano-rods, reduction of forbidden energy bandgap and reduction of recombination rates result in increased efficiency.