Perovskit güneş hücreleri için aktif katman olarak CsSnxPb1-xBr3 kuantum noktalarının sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of CsSnxPb1-xBr3 quantum dots as active layer for perovskite solar cells
Yazar: MÜGE ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. CEYLAN ZAFER
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, güneş hücresinde perovskit aktif katmanı olarak kullanılması için CsSnxPb1-xBr3 kuantum noktaları sentezlenmiştir. Kurşun bazlı perovskit hücrelerinin toksikliğinin azaltılması, verimin ve kararlığın arttırılması amaçlanmıştır. Sentezler uygulaması kolay olan ve kısa sürede gerçekleşen sıcak enjeksiyon yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. CsSnxPb1-xBr3 kuantum noktası için uygun olan sentez prosedürünü belirlemek için iki prosedür denenmiştir. Kalay'ın kararlılığını sağlamak için trioktilfosfin kullanılarak hazırlanan stok solüsyon içeren sentez yöntemi tercih edilmiştir. CsSn0,2Pb0,8Br3, CsSn0,5Pb0,5Br3 ve CsSn0,8Pb0,2Br3 olarak 3 farklı oranda kuantum noktası sentezlenmiştir. Sentezlenen kuantum noktalarının optik karakterizasyonları için UV-VIS absorpsiyon spektroskopisi, emisyon, uyarma spektrumları ve PL kuantum verimi hesaplamaları için Floresans spektroskopisi teknikleri kullanılmıştır. Kuantum noktaların yapısal karakterizasyonu için Yüksek Çözünürlüklü Geçirimli Elektron Mikroskopisi (HR-TEM), X-ışını Difraktometresi (XRD) ve Küçük Açılı X-ışını Saçılması (SAXS) teknikleri kullanılmıştır. Sonuç olarak yapılan sentezlerde ve karakterizasyonlarda kalay bazlı bir kuantum nokta elde edilmesi sırasında Sn+2'den Sn+4'e oksitlendiği bununda PL kuantum verimini düşürdüğü ve zaman geçtikçe topaklaşmaya doğru ilerlediği gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, CsSnxPb1-xBr3 quantum dots were synthesized for use as perovskite active layer in solar cells. It is aimed to reduce the toxicity of lead-based perovskite cells and to increase the efficiency and stability. The syntheses were synthesized using the hot injection method, which is easy to implement and takes place in a short time. Two procedures were tried to determine the synthesis procedure suitable for the CsSnxPb1-xBr3 quantum dot. To ensure the stability of tin, the synthesis method involving a stock solution prepared using trioctylphosphine was preferred. Three different ratios of quantum dots were synthesized as CsSn0,2Pb0,8Br3, CsSn0,5Pb0,5Br3 and CsSn0,8Pb0,2Br3. UV-VIS absorption spectroscopy, emission, excitation spectra and fluorescence spectroscopy techniques were used for optical characterization of the synthesized quantum dots and PL quantum yield calculations. High Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM), X-ray Diffraction (XRD) and Small Angle X-ray Scattering (SAXS) techniques were used for structural characterization of quantum dots. As a result, it was observed in the synthesis and characterizations that during the synthesis of a tin-based quantum dot, Sn+2 was oxidized to Sn+4, which decreased the PL quantum yield and progressed towards agglomeration as time passed.