ZnO tabanlı doğal boyar maddeli güneş pili yapımı
Fabrication of ZnO based dye-sensitized solar cell
Yazar: AYÇA KUDRET
Danışman: DOÇ. DR. ÜMİT ALVER
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kara havuçtan (Daucuscarota L.) elde edilen doğal boyar maddeler kullanılarak ZnO tabanlı boyar maddeli güneş pili (BMGP) elde edildi. Altlık olarak kullanılan SnO2:F kaplı camlar (FTO) kimyasal püskürtme yöntemi ile elde edildi. Yarıiletken ZnO tozları çinko nitrat tuzu ve hexametilen tetraamin'den hidrotermal yöntem ile elde edildi. ZnO tozların üretiminde kullanılan çözeltide farklı etanol yüzdeleri kullanıldı. Çözeltideki etanol konsatrasyonu %70 ve daha fazla miktarda (%80, %90 ve %100) tutulduğunda elde edilen tozların çinko hidrodsit (Zn(OH)2) fazında olduğu gözlendi. Zn(OH)2 fazındaki bu tozlar 400C° 'de tavlandığında tozların kristal yapısının ZnO faza dönüştüğü gözlendi. Elde edilen ZnO tozlardan SnO2:F kaplı camlar üzerine ZnO filmler sıvama yöntemi ile elde edildi. Elde edilen ZnO filmler önce 400 ? C de tavlandı, sonra kara havuç boyasında bekletilip boyayı emmesi sağlandı. Böylece pillerin çalışma elektrotu elde edildi. Pil yapımında karşıt elektrot olarak platin kaplı FTO kullanıldı. Elektrolit sıvısı KI, I2 ve etilen glikol çözeltisi ile hazırlandı. ZnO ve Zn(OH)2 tozların ve filmlerin kristal yapısı XRD, morfolojik yapısı SEM ile incelendi. Boya emdirilmiş filmlerin absorbansı UV-vis spektrometresi ile incelendi. Pillerin akım-gerilim (I-V) karakteristiği güneş simülatörü kullanılarak ölçüldü. I-V ölçümlerinden elde edilen grafik yardımıyla etanol konsantrasyonuna bağlı güneş pillerinin verimi hesaplandı. Pil verimliliğinin etanol konsantrasyonunun artması ile arttığı gözlendi. Ayrıca, elde edilen güneş pilleri arasında en yüksek verimliliğe % 100 etanol ile yapılan pilde rastlandı ( ? =%0,180 ).

Abstract:
In this study, ZnO based dye sensitized solar cell (DSSC) are fabricated by using natural dye of black carrot (Daucuscarota L.). SnO2:F (FTO) coated glasses used substrates are obtained by using chemical spray pyrolysis technique. ZnO powders were produced by hydrothermal method using zinc nitrate and hexamethylenetetramine. The starting solution used to obtain ZnO powders contained different volume percent ethanol-water mixture. If ethanol concentration in solution is 70% or higher (80%, 90%, 100%), the obtained powders are observed as zinc hydroxide (Zn(OH)2). When the Zn(OH)2 powders are annealed at 400 ? C, it is observed that zinc hydroxide phase turns into zinc oxide phase. From these ZnO powders, ZnO films are obtained on the conductive SnO2:F glass substrate by screen printing technique. All films are first annealed at 400 ? C, then immersed in black carrot dye solution and were waited until the dye was adsorbed by ZnO films. These films are the working electrodes of the DSSC. In the cell assemble platinum coated electrode are used as a counter electrode. The electrolyte solution is obtained by a mixture of KI, I2 and ethylene glycol solution. The crystal structures of ZnO and Zn(OH)2 powders and films are investigated by XRD, the morphology of powders and films are studied by using a SEM. Absorbance of dye absorbed film were investigated by UV-Vis spectrometer. The current-voltage (I-V) characteristics are measured using a solar simulator. The dependence of ethanol concentration of the efficiencies of DSSC are obtained by using the graphs obtained from I-V measurements. It is observed that the efficiencies are increase when the ethanol concentration is increased. The best solar energy conversion efficiency was obtained by sample fabricated from 100% ethanol ( ? = 0,180%).