Perovskit metil amonyum bizmut iyodür (MA3Bi2I9) ince film soğurucu tabakasının ve FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au güneş hücrelerinin stres faktörleri altında kararsızlıklarının incelenmesi
Investigation of instability of perovskite methyl ammonium bismuth iodide (MA3Bi2I9) thin film absorber layer and FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au solar cells under stress factors
Yazar: ASUMAN KOÇU
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN YILMAZ
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynaklarının en başında "Güneş" gelmektedir. Güneş enerjisinden hem ısı hem de elektrik üretmek mümkündür. Geleneksel güneş hücrelerine bakıldığında silisyum tabanlı güneş hücreleri ile karşılaşılmaktadır. Ancak silisyum güneş hücrelerinin birim maliyeti oldukça yüksektir. Bu nedenle bilim insanları düşük maliyetli güneş hücreleri üretmeye odaklanmışlardır. Üçüncü nesil güneş hücrelerinden perovskit güneş hücreleri verimlilikleri ile bilim insanlarının ilgisini çekmiştir. Ancak perovskit güneş hücrelerinin kararsızlık ve Pb gibi toksitite problemi bulunmaktadır. Periyodik tabloda Pb yerine kullanılabilecek ve toksik olmayan elementler araştırılmıştır. Bu elementler arasında en umut vaat eden ise bizmuttur. Bizmutun kurşun yerine perovskit güneş hücrelerinde kullanılması ile daha kararlı, doğa dostu ve uzun ömürlü perovskit güneş hücresi üretilmesi mümkündür. Böylesi bir durum perovskit güneş hücrelerinin ticari olarak silisyum güneş hücreleri ile rekabet edebilme potansiyelini doğurmaktadır.  
Bu çalışmada perovskit güneş hücresi optik soğurucu tabakası olan MA3Bi2I9 ince filmler termal buharlaştırma yöntemi ile büyütülerek farklı sıcaklıklarda (30°C, 80°C, 100°C, 120°C, 160°C ve 200°C) tavlanmıştır. Tavlanan ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik analizleri gerçekleştirilmiştir. Optik soğurucu tabakası ince film ile aynı şekilde üretilen FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au formundaki perovskit güneş hücresi de aynı sıcaklıklar da tavlanarak argon gazı atmosferinde I-V verileri kayıt altına alınmıştır. Aynı formdaki diğer bir perovskit güneş hücresi ise laboratuvar atmosferinde bekletilerek farklı günlerde alınan I-V ölçümleri kayıt alınmıştır. İnce film ve güneş hücresinden elde edilen bulgular gelecekte kararlı MA3Bi2I9 perovskit güneş hücresi üretilebilmesi açısından karşılaştırılmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Sun is most prominent renewable energy sources. It is possible to generate both heat and electricity from solar energy. When conventional solar cells are examined, it can be seen that they are mostly silicon-based solar cells. However, the unit cost of silicon solar cells is quite high. For this reason, scientists have focused on making low-cost solar cells. Perovskite solar cells, one of the third generation solar cells, have attracted the attention of scientists with their efficiency. However, perovskite solar cells have instability and toxicity problems like Pb. Non-toxic elements that can be used instead of Pb in the periodic table have been investigated. Among these elements, the most promising is bismuth. It is possible to produce more stable, environmentally friendly, and long-lasting perovskite solar cells by using bismuth instead of lead in perovskite solar cells. This creates the potential for perovskite solar cells to compete commercially with silicon-based solar cells.  
In this study, MA3Bi2I9 thin films, which are perovskite solar cell optical absorber layers, were grown by thermal evaporation method and annealed at different temperatures (30°C, 80°C, 100°C, 120°C, 160°C and 200°C). Structural, morphological and optical analyzes of annealed thin films were made. The perovskite solar cell in the form of FTO/TiO2/MA3Bi2I9/P3HT/Au produced in the same way as the optical absorber layer thin film was annealed at the same temperatures and I-V data were recorded in an argon gas atmosphere. Another perovskite solar cell in the same form was kept in the laboratory atmosphere and the IV measurements taken on different days were recorded. Findings from thin film and solar cells are presented comparatively for the future production of stable MA3Bi2I9 perovskite solar cells.