Metal iyon katkılı nanokompozit perovskit tabanlı güneş pili ve süperkapasitörlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Karbondioksit salınımını engelleyen birincil enerji kaynakları arasında güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren kristaller (PV) temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları olarak önemli araştırma konularıdır. Güneş kaynağının sınırsız olması nedeniyle PV teknolojisi dünyanın tamamında uygulanabilir.Bu nedenle elektrik üretimi için PV teknolojilerinden halojenür perovskitler üzerine yapılan çalışmalar 2009 yılından beri ciddi anlamda artış göstermiştir. Yapılmış olan çalışmalar doğrultusunda, metilamonyum kurşun iyodürden oluşan tipik perovskit güneş pillerinde en önemli sorun kararlılık problemidir ve bu sorunu çözmek için katyonlar ve bu katyonların alaşımlarının kullanımı üzerine araştırmalar yoğunlaşmıştır.Bu çalışmanın ilk aşamasında, CH3NH3PbxI3 (metil amonyum kurşun iyodür) yapısındaki toksik olan kurşun katyonunun kullanımında belirlenen x değeri 0,1 kabul edilerek kurşun varlığını düşürmek ve kurşun ile yer değiştirebilecek katyonlarla (Co+2, Bi+3, Sr+2) oluşacak verimlik değerini kontrol altında tutmak amaçlanmıştır.Elektrik enerjisi üretiminin yanısıra elektrik enerjisinin depolanması ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip cihazların geliştirilmesi bir diğer önemli araştırma konusudur. Dolayısıyla bu tez çalışmasının ikinci bölümünde yüksek enerji yoğunluğuna sahip süperkapasitör üretmek için çalışmada üretilen güneş pillerinden elde edilen elektrodlarla oluşturulmuş perovskit tabanlı elektrokimyasal kapasitörlerin üretilmesi hedeflenmiştir. Bu tez kapsamında, (Co+2 ve Bi+3) katyonlarıyla yerdeğiştirebilen kurşun içeriği azaltılmış simetrik yapılı perovskit tabanlı süperkapasitörlerin elektrokimyasal performansı literatürde ilk kez araştırılmıştır, bu yönüyle tez özgün niteliğe sahiptir.

Among the primary energy sources that prevent carbon dioxide emissions, photovoltaics (PV), which converts sunlight directly into electrical energy, are important research topics as clean and renewable energy sources. Due to the unlimited solar resource, PV technology can be applied all over the world.For this reason, studies on halide perovskites, one of the PV technologies for electricity generation, have increased significantly since 2009. In line with the studies, the most important problem in typical perovskite solar cells consisting of methylammonium lead iodide is the stability problem, and to solve this problem, research has focused on the use of cations and their alloys.In the first stage of this study, the x value determined in the use of the toxic lead cation in the structure of CH3NH3PbxI3 (methylammonium lead iodide) is assumed to be 0.1, to reduce the presence of lead and to reduce the efficiency to be formed with cations that can replace lead (Co+2, Bi+3, Sr+2) to keep its value under control.In addition to the generation of electrical energy, the storage of electrical energy and the development of devices with high energy density is another important research topic. Therefore, the second part of this thesis, it is aimed to produce perovskite-based electrochemical capacitors formed with the electrodes obtained from the solar cells produced in the study in order to produce supercapacitors with high energy density. Within the scope of this thesis, the electrochemical performance of symmetrical perovskite-based supercapacitors with reduced lead content, which can be replaced by (Co+2 and Bi+3) cations, has been investigated for the first time in the literature.