Katkılı perovskit güneş pillerinin üretimi ve fotovoltaik karakterizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FATİH MEHMET ÇOŞKUN
Danışman: Şakir Aydoğan
Özet:Organometal halojenür perovsit bileşikler, güneş hücrelerinde son yılların en çok çalışılan araştırma alanlarından biri olmuştur. İlk kez 2009 yılında %3,8 verim ile gündeme gelen perovskit soğuruculu güneş pilleri bugün %10 ile %15 arası, hatta çok özel üretim koşullarında %20 ve üzeri verim değerlerine ulaşmaktadırlar. Bu kadar kısa sürede bu denli hızlı verim artışı göstermelerinden dolayı araştırmacıların ilgi odağı oldu. Bu bileşiklerden en çok kullanılanı metilamonyumiyodür (MAI)'lü perovskitlerdir. MAI'li perovskitlerin kolay üretim aşamaları ve yüksek verimleriyle birlikte atmosfer ortamında kararlı olmama, nemden ve oksijenden etkilenme, çalışma ve sıcaklık kararlılıklarının çok zayıf olması ve çalışma esnasında kristal faz değişikliği göstermek gibi önemli dezavantajları bulunmaktadır. Perovskit soğurucular adına olumlu olmayan bu gelişmeleri "tekrarlanma" ve "kararlılık" problemleri olarak iki ana maddede özetleyebiliriz. Bu çalışmada "tekrarlanma" ve yüksek verim problemine karşı katkılı perovskit üretimi gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasına özgü olarak da katkılı perovskitlerin ardışık yöntemlerle üretimi yapılmıştır. Ardışık üretimde ikinci aşama olan MAI kaplanması esnasında çözeltiye %1, %5, %10, %20 ve %40 oranında MACl, ACl ve MAAc eklenmiştir. Her 3 katkıda da %10 katkılı üretimlerin, tekrarlanabilir ve yüksek verimlere sahip hücreler meydana getirdiği gözlenmiştir. MACl katkılı perovskit soğuruculu güneş hücreleri çalışmalarında %6,47 verim, -12,53 mA/cm2 Jsc, 0,79V Voc ve 0,65 FF değerlerine ulaşılıp ardışık üretim metodunda, katkılı perovskit güneş hücrelerinde rekor veriler elde edilmiştir. MAAc katkılı perovskit güneş hücrelerinde ise bu alandaki ilk üretim gerçekleştirilmiş olup %4,84 verim, 0,67V Voc, -12,93mA/cm2 Jsc ve 0,55 FF değerlerine ulaşılmıştır. Perovskit güneş hücrelerinin bir diğer önemli dezavantajı olan "kararlılık" probleminde ise özgün bir perovskit materyali olarak etilendiamindiiyodür (EDDI) sentezlenerek EDDPbI4 perovskit soğurucuya sahip güneş hücreleri üretilmiştir. Bu üretimlerde malzemenin kararlı olup atmosfer ortamında klasik perovskitlere göre daha uzun süre stabil kaldığı tespit edilmiştir. Yapılan aygıtlarda yüksek verimlere ulaşılamasa da 0,98V gibi yüksek Voc değerleri elde edilmiştir. Daha pürüzsüz hücre üretimleri ve arayüzey iyileştirmeleriyle yüksek verimli perovskit güneş hücre üretimine öncülük edebilir gayet kararlı bir malzeme literatüre kazandırılmıştır.