Nikel oksit nano yapılı delik taşıyıcı materyal tabanlı p-i-n perovskit güneş hücresinin aktif katman optimizasyon ve karakterizasyonları
Characterization and optimization of active layer of p-i-n perovskite solar cell based on nickel oxide nanostructured hole transport material
Yazar: ATAKAN CANATAN
Danışman: PROF. DR. ŞULE ERTEN ELA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Fotovoltaik = Photovoltaic ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş hücreleri = Solar cells ; Perovskitler = Perovskite ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Yeni nesil güneş hücre teknolojileri arasında yıldızı parlayan ve verimlilik bakımından bilim camiasını cezbeden perovskit güneş hücreleri, düşük maliyetli ve esnek alana uygulanabilen, perovskit malzemesinin benzersiz optik ve elektriksel özellikleri vasıtasıyla geleneksel silisyum güneş hücreleriyle rekabet edebilmektedir. Organometalik halojenür perovskit materyal tabanlı güneş hücreleri, yüksek verimli fotovoltaik bir teknoloji olarak geliştirilmektedir. Yüksek kaliteli yük taşıyıcı yarı iletken malzemeleri ve istikrarlı perovskit materyalinden dolayı fotovoltaikler için kilit öneme sahiptir. Hibrit organik/inorganik perovskit güneş hücreleri hem nanoyapılı hem de ince film varyantlarında başarılı bir şekilde hızla gelişmektedir. Perovskit güneş hücreleri üretim kolaylığı vaatleri nedeniyle hızlı üretim sağlayan çözeltiden işlenebilmesi yakın zamanda ince film fotovoltaik araştırma ve geliştirmenin en ileri teknolojisine götürecektir. Bu tez çalışmasında TiO2 tabanlı geleneksel yapıda ve NiOx tabanlı ters yapıda olmak üzere iki farklı perovskit güneş hücresinin imalatına odaklanılmıştır. Çözelti ile işlenebilen yarı iletkenlerin prosesleri uygulanmıştır. Laboratuvar ortamında A'dan Z'ye bir perovskit güneş hücresinin üretimine hâkim olunmuştur. Dönü kaplama metoduyla çalışan otuzdan fazla perovskit cihaz üretilmiştir. Üretilen her bir perovskit güneş hücresinin akım yoğunluğu – gerilim karakteristik eğrileri ölçülmüştür. Ölçülen grafiklerden kısa devre akım yoğunluğu, açık devre voltajı, dolum faktörü ve güç dönüşüm verimlilikleri hesaplanmıştır. Performans verileri histogram ve kutu grafiklerle sunulmuştur. %4,76'ya ulaşan PCE'ye sahip ters perovskit güneş hücresi 11,90 mA/cm2'ye kadar Jsc sundu. Elde edilen fotovoltaik parametrelerin sonuçlarına atıfta bulunarak metodolojiye yönelik sonuçlar tartışılmıştır.

Abstract:
Perovskite solar cells, which brighten up among the new generation solar cell technologies and lure the scientific consensus in terms of efficiency, can compete with traditional silicon solar cells through the unprecedented optical and electrical properties of the perovskite material, which can be implemented to flexible areas and low-cost. Organometallic halide perovskite material-based solar cells have being gone forward as a high-yield photovoltaic technology. It has crucial point for photovoltaics because of high quality charge carrying semiconductor materials and constant perovskite material. Hybrid organic/inorganic perovskite solar cells are successfully and swiftly enhancing in both nanostructured and thin-film variants. Since it can be processed from solution, which procures rapid production and ease of manufacture pledge, perovskite solar cells will soon lead to the cutting-edge technology in terms of research and development of thin film photovoltaics. In this thesis, the fabrication of TiO2-based conventional and NiOx-based inverted perovskite solar cells was focused on. Syntheses of solution-processed semiconductors were implemented. The fabrication of perovskite solar cell was held sway over from A to Z in a laboratory environment. More than thirty perovskite devices operating through the spin coating method were produced. The current-voltage characteristic curves of each fabricated perovskite solar cell were measured. Short circuit current density, open circuit voltage, fill factor and power conversion efficiencies were calculated from the measured graphs. Performance datas were presented by histograms and box plots. PCE achieving 4,76% the inverted perovskite solar cell procured Jsc up to 11.90 mA/cm2. Results regarding the methodology by referring to the results of obtained photovoltaic parameters were discussed.