Boya duyarlı güneş hücreleri için yeni sistemlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
The development and characterization of new systems for dye sensitized solar cells
Yazar: BUĞRA KOCAMAN
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında, boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanılmak amacıyla sentezlenmiş olan 5 µm boyutundaki monodispers gözenekli titanyum dioksit mikropartiküllerin hücre verimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Boya duyarlı güneş hücresinin negatif kısmını oluşturan elektrodun yapımı için, sentezlenen TiO2 partikülleri kullanılmıştır. Boya duyarlı güneş hücresinin pozitif yüklü kısmı ise platin elektrot kullanımı ile oluşturulmuştur. Florin katkılı kalay oksit kaplı cam yüzeyler üzerinde oluşturulan elektrotlar ve LiI/I2 içeren elektrolit çözeltisi kullanılarak boya duyarlı güneş hücresi elde edilmiştir. Boya duyarlı güneş hücresinde TiO2 katmanı, 20 nm boyutunda TiO2 nanopartikül (Degussa P25, referans örnek), 5 μm boyutunda monodispers-gözenekli TiO2 partiküller ve 5 μm boyutunda altın nanopartikül katkılı monodispers-gözenekli TiO2 partiküller ile oluşturulmuştur. Bu hücrelerden alınan verimler sırasıyla, % 0.34, % 2.39 ve % 3.13 olarak ölçülmüştür. Sentezlenen 5 μm boyutundaki monodispers-gözenekli TiO2 partiküller literatürde ilk kez boya duyarlı güneş hücresinde elektrot olarak kullanılmıştır. Geliştirilen partiküller ile referans TiO2 partiküllere kıyasla yaklaşık 7 kat daha yüksek enerji dönüşüm verimi elde edilmiştir. Ayrıca monodispers-gözenekli TiO2 partiküllere altın nanopartikül immobilizasyonu ile enerji dönüşüm veriminin ciddi şekilde arttırılabileceği gösterilmiştir. Çalışmanın bir diğer basamağında ışık kaynağı değiştirilerek LED ışık kullanılmıştır. Hücrelerin bu ışık kaynağı altındaki performansları da incelenmiştir.

Anahtar kelimeler: Boya duyarlı güneş hücreleri, TiO2 sentezi, PEG, altın katkılı TiO2, LED

Abstract:
In this thesis, the effects of monodisperse porous titanium microparticles which are sensitized to use in Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) were investigated. For the construction of negative side of the DSSC, the paste contains synthesized TiO2 particles, was applied on conducting side of glass.  The positive side of the DSSC was constructed by means of using the platinium. The DSSC was constructed with the electrodes which are constructed on the surfaces coated with florine doped thin oxide glass and electrolyte contains LiI/I2. TiO2 pastes were prepared with the TiO2 nanoparticles with the range of 20 nm (Degussa P25, reference sample), the monodispers porous TiO2 particles with the range of 5 μm, and gold doped the monodispers porous TiO2 particles with the range of 5 μm. The efficiencies taken from these samples are % 0.34, % 2.39 ve % 3.13 respectively. It is the first usage of  monodispers porous TiO2 particles with the range of 5 μm in DSSC as an electrode. The synthesized TiO2 particles and reference sample are compared with each other and it was seen that the seventh power of the energy conversion efficiency could be achieved with this synthesized TiO2 particles according to the reference particles. Besides, it was showed that the energy conversion efficiency could be increased significantly with the immobilisation of gold nanoparticles into monodispers porous TiO2 particles. In other part of this study, the performance of devices were investigated under the illumination of LED light.   

Key words: Dye sensitized solar cells, synthesis of TiO2, PEG, gold doped TiO2, LED