Giyilebilir boya ile duyarlaştırılmış güneş pili üretimi ve uygulamaları
Wearable dye sensitized solar cell production and applications
Yazar: SERKAN YILMAZ YETKİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL İBRAHİM YAVUZ
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell

Özet:
Dünya, fosil yakıtların kullanımı sonucu ortaya çıkan küresel ısınma tehdidiyle karşı karşıyadır. Bu durumun günlük yaşama etkileri, iklim değişiklikleri, ortalama sıcaklıklarda ani artışlar veya düşüşler ve kuraklık gibi tehlikeler gözlemlenmektedir. Fosil yakıt kaynaklarının sınırlı oluşu ve bu kaynakların azaldıkça maliyetlerinin artması gibi sorunlarla birleşen bu tehditlere karşı, temiz, sürdürülebilir ve ekonomik enerji üretimine yönelik çeşitli çalışmalar ivme kazanmıştır. Güneş enerjisi, tükenmez bir kaynak olması nedeniyle, bu enerjiyi kullanılabilir forma dönüştürebilen güneş hücrelerine olan ilgi artmaktadır. Bu hedefin gerçekleştirilmesi için, bu hücreler giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Günümüzde, inorganik maddelerle üretilen geleneksel güneş pilleri, organik güneş hücrelerine yerini bırakma sürecindedir.
Yenilikçi güneş hücre teknolojileri, çeşitli sektörlerde kullanılan teknolojik materyallerle birleştirilerek savunma, tarım, ambalaj, tekstil, otomotiv, havacılık, inşaat, sağlık ve elektrik/elektronik gibi alanlarda büyük potansiyel sunmaktadır. Bu teknolojik gelişmeler, Ar-Ge çalışmalarını başlangıçta Ürün Geliştirmeye (Ür-Ge), daha sonra ise yüksek ekonomik getiri ve yüksek katma değerli seri üretim için uygun ürünler geliştirmeye yönlendirmektedir.
Organik fotovoltaik hücreler, organik moleküler tabakalar aracılığıyla güneş ışığını emme ve bu enerjiyi doğrudan elektriksel enerjiye dönüştürme işlevi gören cihazlardır. Bu teknoloji, güneş pilleri veya fotovoltaik hücreler olarak da tanımlanabilir ve yarı iletken malzemelerin fotovoltaik etkisini kullanarak güneş ışığını elektrik enerjisine çevirme sürecini gerçekleştirir.
Bu tez çalışmasında, güneş hücreleri üzerine gümüş kaplama işlemi sprey kaplama yöntemi kullanılarak 1595/Denim A2994 %100 pamuk denim kumaş üzerine uygulanmıştır. İşlemin devamında, bu hücreler dip kaplama yöntemiyle TiO2 solüsyonuna batırılarak çeşitli nano yapıdaki Ag-TiO2 anotlar elde edilmiştir. Hem saçılma tabakalı hem de tabakasız Ag-TiO2 anot örneklerinin fotovoltaik özellikleri incelenmiş ve saçılma tabakasının fotovoltaik uygulamalarda olumlu etkiler yarattığı tespit edilmiştir.

Abstract:
The world faces the threat of global warming resulting from the use of fossil fuels. The impacts of this situation on daily life are observed as climate changes, sudden increases or decreases in average temperatures, and dangers such as droughts. In response to these threats, combined with issues such as the finite nature of fossil fuel resources and the increasing costs as these resources diminish, various studies have accelerated towards clean, sustainable, and economical energy production. Solar energy, being an inexhaustible resource, has garnered increasing interest in solar cells capable of converting this energy into a usable form. The realization of this objective has increasingly underscored the importance of these cells. Currently, traditional solar cells produced with inorganic materials are in the process of being replaced by organic solar cells.
Innovative solar cell technologies, when integrated with technological materials used in various sectors, offer significant potential in areas such as defense, agriculture, packaging, textiles, automotive, aviation, construction, healthcare, and electrical/electronics. These technological advancements initially direct R&D efforts towards Product Development (PD), and subsequently towards the development of products suitable for high economic return and high-value mass production.
Organic solar cells are devices that absorb solar rays through an organic molecular layer and convert this energy directly into electrical energy. Also known as solar cells or photovoltaic cells, these devices utilize the photovoltaic effect of semiconductors to generate electricity from sunlight.
In this thesis, the process of applying a silver coating on solar cells was carried out using the spray coating method on 1595/Denim A2994 100% cotton denim fabric. Subsequently, these cells were dipped in a TiO2 solution using the dip-coating method to obtain Ag-TiO2 anodes of various nanostructures. The photovoltaic properties of both scattered and non-scattered Ag-TiO2 anode samples were examined, and it was determined that the scattering layer had positive effects in photovoltaic applications.