UPD temeline dayanan elektrokimyasal depozisyon yöntemi ile güneş pili nanomalzemelerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu tez kapsamında, bileşik yarıiletken Cu2O nanoyapıları, yüzey sınırlı reaksiyonlara dayanan elektrokimyasal depozisyon tekniğinden yararlanılarak hazırlandı. UPDbölgesinde hazırlanan Cu2O nanoyapıları, aynı şartlar altında bulk (Nernst) depozisyonbölgesinde hazırlanan Cu2O depozitleri ile karşılaştırıldı. Bulk depozisyon bölgesindeki 3boyutlu büyüme kinetiğinin aksine, UPD bölgesinde 2 boyutlu bir büyüme kinetiği sözkonusudur. Cu2O yarıiletkeni, tüm bazik pH'larda elektrokimyasal olarak hazırlanmayaçalışıldı. Bu pH değerleri içinde, Cu2O yarıiletkenini elektrokimyasal olarak hazırlamakiçin en ideal pH değeri belirlenmeye çalışıldı. Elektrodepozisyon çözeltisinin pH'sının birfonksiyonu olarak nanoyapıların boyutlarının değişimi incelendi. Çözeltilerin pHdeğerleri arttığında, elektrokimyasal olarak hazırlanan Cu2O nanoyapıların boyutlarıazaldı. SEM görüntüleri UPD bölgesinde elektrokimyasal olarak hazırlanan Cu2O'inmükemmel tek tip nanoküp şeklinde yapılarla elde edilebileceğini gösterdi.Cu2Onanoyapılarının kalitatif ve kantitatif analizleri, yapıda sadece Cu ve O bulunduğunu vestokiyometrinin 2/1 (Cu/O) oranına sahip olduğunu gösterdi. FT-IR spektroskopisonuçları, Cu2O nanoküplerinin tek faza sahip bir kristalin doğası ile elde edilebileceğinidoğrulamıştır. PL spektroskopi sonucunda elde edilen keskin band, Cu2O emisyonundankaynaklanır ve kristal yapıda Cu2O oluşumunu doğrular. Elektrokimyasal olarakhazırlanan bakır (I) oksit yapılarına ait bant aralığı enerjisi 2,09 eV'tur. Bu çalışmadaelektrokimyasal olarak hazırlanan Cu2O yarıiletkeni, güneş pillerinde ideal bir soğurucutabaka olarak kullanılmak üzere önerilebilir.

In this thesis, compound semiconductor Cu2O nanostructures were prepared by theelectrochemical deposition method based on surface-limited reactions. Cu2Onanostructures prepared in UPD region were compared with Cu2O deposits prepared inbulk (Nernst) deposition region under the same conditions. In contrast to 3D growthkinetics in bulk deposition region, there are 2D growth kinetics in UPD region.Electrochemical preparation of Cu2O semiconductor in all basic pH was attempted. Inthese pH values, it was tried to determine the most ideal pH value to electrochemicallyprepare of Cu2O semiconductor. Changes in the size of nanostructures as a function of pHof the electrodeposition solution were investigated. When pH values of the solutions wereincreased, the sizes of Cu2O nanostructures prepared by electrochemical deposition weredecreased. SEM images showed that Cu2O prepared by electrochemically in UPD regioncan be obtained with structures shaped like perfect single type nanocube. The qualitativeand quantitative analysis of Cu2O nanostructures indicated that the structure have only Cuand O and stoichiometry have 2/1 (Cu/O) ratio. FT-IR spectroscopy results confirmedthat Cu2O nanocubes can be obtained with the single phase crystalline nature. The sharpband obtained by PL spectroscopy is due to Cu2O emission and confirms the formation ofcrystalline Cu2O. The band gap energy of the structures of copper (I) oxide preparedelectrochemically is 2.09 eV. In this study, Cu2O semiconductor preparedelectrochemically may be recommended to be used as an ideal absorber layer in the solarcells.