Anorganik boşluk taşıyıcılı perovskit tipi güneş hücresi sentezi

Abstract

Sürekli gelişen dünyada artan enerji ihtiyacı insanlığı alternetif enerji kaynakları aramaya itmektedir. Güneş enerjisi bu konuda en önemli alternatif enerji kaynağı olmaktadır. Özellikle Türkiye gibi orta kuşak iklime sahip ülkelerde güneş enerjisi kullanımına daha uygundur. Güneş enerjisini elektrik enerjisine çeviren aygıtlara güneş hücresi denir. Organik -anorganik fotovoltaik hücrelerin içinde bulunan perovskit güneş pilleri diğerleri ile karşılaştırıldığın da kolay proseslenmesi, düşük maliyeti ve yüksek perfonmans özellikleri ile öne çıkmaktadır.Bu tez çalışmasında, güneş hücresini oluşturan her bir tabakanın yapısal değişimlerinin verim üzerine etkisine bakılmıştır. Sentezlenen yapıların morfolojik, optik karakterizasyonu ve akım gerilim analizleri incelenmiştir. Elektron taşıyıcı tabaka olarak TiO2 ve boşluk taşıyıcı tabaka olarak kullanılan NiO sol jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Perovkit sentezi için ilk olarak metil amonyum iyodur sentezlenmiş ve PbI2 ile 60°C, 12 saat boyunca reaksiyona sokularak elde ediilmiştir. Elde edilen bütün çözeltiler ince film yapısını oluşturmak için dönerek kaplama metodu kullanılarak kaplanmıştır. En iyi performans olarak ITO/c-TiO2/m-TiO2/CH3NH3PbI3/NiO(nitrat)/Ag güneş hücresinde verim %0,64, Voc=464 mV, Jsc=5,90 mA/cm2, FF=0,30 olarak bulunmuştur. NiO partikül boyutunun, boşluk taşıyıcı tabakanın yapısı etkilediği boyut artımının verim düşmesine neden olduğu bulunmuştur.

Increasing energy demand of constantly growing world is pushing humanity to seek alternative energy sources. Solar energy is the most important alternative energy source in this regard. Especially in countries with moderate climate such as Turkey, solar energy generation is more convenient to use. Device that convert solar energy to electricity is called solar cell. The perovskite solar cells found in organic - inorganic photovoltaic cells are characterized by easy processing, lower cost and high performance compared to others. In this thesis, the effect of the structural changes of each layer forming the solar cell on efficiency is examined. Morphological, optical characterization and current analysis of the synthesized structures have been investigated. TiO2 and NiO were synthesized as ElectronTransportLayer and HoleTransportLayer via sol-gel method. Perovkite was synthesized in two stages: CH3NH3I was produced in inert N2 medium. CH3NH3 and PbI2 were mixed at 60°C during 12 hours. Each of ETL, HTL and perovskite were coated with spin coater for thin layer production. The highest performance was found in ITO /c-TiO2 / m- TiO2 / CH3NH3PbI3/NiO (nitrate)/Ag. Solar cell, with efficiency %0.64, Voc=464 mV, Jsc=5.90 mA/cm2, FF=0.30. It has been found that cavity carrier layer structure affected by the size of NiO particle and increasing size of NiO particle results in decreasing of efficiency.