dc.contributor.advisor | Tuncel, Süleyman Ali | |
dc.contributor.author | Gökçeli, Sercan | |
dc.date.accessioned | 2018-12-26T10:19:49Z | |
dc.date.issued | 2018-09 | |
dc.date.submitted | 2018-09-11 | |
dc.identifier.citation | Gökçeli S., Kompozit Formda Monodispers Gözenek Mikrokürelerin Sentezi ve Boya Duyarlı Güneş Pillerinde Kullanımı, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 2018 | tr_TR |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/5471 | |
dc.description.abstract | In this thesis, the conversion efficiency of dye sensitized solar cells were investigated. A
multi-stage hydrolysis-condensation method was developed for synthesizing metal oxides and
their composites in the form of monodisperse-porous microspheres. Afterwards, these
microspheres were integrated into dye sensitized solar cells one by one as an electron transfer
medium for comparing the energy conversion efficiency.
Monodispers, porous silicon dioxide (SiO2), titanium dioxide (TiO2) and cerium dioxide
(CeO2) microspheres and their composites in the form of titanium dioxide doped silicon
dioxide (TiO2@SiO2), cerium dioxide doped silicon dioxide (CeO2@SiO2), and cerium
dioxide doped titanium dioxide (CeO2@TiO2) microspheres were prepared with different
doping ratios. Synthesized microparticles were applied on a glass electrode working as an
anode. By this way, a layer of semiconductor was formed on the glass substrate as an electron
transfer region. Furthermore, synthesized TiO2 and CeO2 microspheres were seperately added onto TiO2 nanospheres and also used in solar cells as semiconductor layer. Ruthenium based
N-719 dye and iodide/triiodide (I-
3 / I-) redox couple were used as the electron source for
current generation and electrolite respectively, in the dye sensitized solar cell.
According to the results of performance measurements of dye sensitized solar cells, energy
conversion efficiencies were measured as 1.06, 0.025, 0.023 and 0.043 for TiO2 , CeO2,
single and double doped TiO2@SiO2 microspheres, respectively. The energy conversion
efficiencies of 0.015, 0.064 and 0.031 were obtained with CeO2@SiO2 microspheres for lower
to higher amount of doping. The values of the same parameter were also determined as 0.017,
0.2 and 0.01 for CeO2@TiO2 microspheres prepared with dopings with lower to higher
amount.
In addition, as a second set, TiO2 and CeO2 microspheres were seperately added onto TiO2
nanospheres with different weight ratios and the mixtures were applied to dye sensitized solar
cells as semiconductor layers and their energy conversion efficiencies were compared. The
energy conversion efficiencies were determined as 0.044, 0.019, 0.150, 0.610 and 0,60 with
the mixtures containing (w/w) %1, %5, %10, %20 and %50 percent of TiO2 microspheres
respectively. On the other hand, the energy conversion efficiencies were determined as 0.130,
0.10, 0.017, 0.005 and 0.037 with the mixtures containing (w/w) %1, %5, %10, %20 and %50
percent of CeO2 microspheres respectively.
5 μm sized-porous CeO2 and TiO2 and SiO2 composites prepared with different doping ratios
were first used in dye sensitized solar cells as semi-conducting layer. Besides, the use of
powder mixtures containing both TiO2/CeO2 microspheres and TiO2 nanospheres was the
another contribution of this study into the literature, in dye sensitized solar cells. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | İÇİNDEKİLER
Sayfa
ÖZET ........................................................................................................................................... i
ABSTRACT .............................................................................................................................. iii
TEŞEKKÜR ............................................................................................................................... v
ŞEKİLLER ................................................................................................................................ ix
ÇİZELGELER ........................................................................................................................... xi
SEMBOLLER VE KISALTMALAR ...................................................................................... xii
1. GİRİŞ ...................................................................................................................................... 1
2. GENEL BİLGİLER ................................................................................................................ 4
2.1. Fotovoltaik Teknolojileri ..................................................................................................... 4
2.1.1. Silikon Tabanlı Fotovoltaik Hücreler ............................................................................... 5
2.1.2. İnce Film Fotovoltaik Hücreler ........................................................................................ 6
2.1.3. Organik Fotovoltaik Hücreler ........................................................................................... 6
2.1.4. Birleşik Fotovoltaik Hücreler ........................................................................................... 6
2.1.5. Boya Duyarlı Fotovoltaik Hücreler (BDGH) ................................................................... 7
2.1.5.1. Çalışan Elektrot ............................................................................................................. 8
2.1.5.1.1. Yarı-İletkenler ............................................................................................................ 8
2.1.5.2. Boya ............................................................................................................................. 12
2.1.5.3. Elektrolit Çözeltisi ....................................................................................................... 12
2.1.5.4. Karşı Elektrot ............................................................................................................... 13
2.1.5.5. BDGH Çalışma Prensibi .............................................................................................. 13
2.1.5.6. BDGH’larda Verim Hesaplaması ................................................................................ 15
vii
2.2. Polimerizasyon Teknikleri ................................................................................................. 17
2.2.1 Dispersiyon Polimerizasyonu .......................................................................................... 17
2.2.2. Çok Basamaklı Mikrosüspansiyon Polimerizasyonu ..................................................... 18
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR .............................................................................................. 19
3.1. Partikül Sentezi .................................................................................................................. 19
3.1.1 Titanyum Dioksit Mikrokürelerin Sentezi ....................................................................... 19
3.1.1.1 Eş Boyutlu ve Gözenekli Poli(HPMA-Cl-co-EGDMA) Mikrokürelerin Çok Basamaklı
Mikrosüspansiyon Polimerizasyonu ile Sentezi ....................................................................... 19
3.1.1.2. Eş Boyutlu ve Gözenekli poli(HPMA-Cl-co-EDMA) Mikrokürelere Sülfonik Asit
Grubunun Bağlanması .............................................................................................................. 20
3.1.1.3. Eş Boyutlu ve Gözenekili Monodispers Titanyum Dioksit Mikrokürelerin Sentezi... 21
3.1.2 Silika (SiO2) Mikrokürelerin Sentezi .............................................................................. 21
3.1.2.1 Eş Boyutlu ve Gözenekli Poli(MMA-co-EDMA) Mikrokürelerin Sentezi.................. 21
3.1.2.2. Eş Boyutlu ve Gözenekli Silika (SiO2) Mikrokürelerin Sentezi ................................. 22
3.1.3. Eş Boyutlu ve Gözenekli Seryum Dioksit (CeO2) Mikrokürelerin Sentezi ................... 22
3.1.4. CeO2@TiO2 Mikrokürelerin Sentezi .............................................................................. 23
3.1.5. TiO2@SiO2 Mikrokürelerin Sentezi ............................................................................... 23
3.1.6. CeO2@SiO2 Mikrokürelerin Sentezi .............................................................................. 23
3.2. BDGH Kurulumu .............................................................................................................. 24
3.2.1. Çalışan Elektrotun Hazırlanması .................................................................................... 24
3.2.2. Karşı Elektrotun Hazırlanması ....................................................................................... 25
3.2.3. Elektrotların Birbirine Montajlanması............................................................................ 26
3.3. BDGH’ların Performans Ölçümleri .................................................................................. 27
4. SONUÇLAR ......................................................................................................................... 30
4.1. BDGH’larda Kullanılan Partiküllerin Karakterizasyonu .................................................. 30
viii
4.1.1. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Sonuçları .......................................................... 30
4.1.1.1. TiO2 ve CeO2 Katkılanmış TiO2 Mikrokürelere Ait SEM Görüntüleri ....................... 30
4.1.1.2. CeO2 Katkılanmış SiO2 Mikrokürelere Ait SEM Görüntüleri .................................... 35
4.1.1.3. CeO2 Mikrokürelere Ait SEM Görüntüleri ................................................................. 39
4.1.2. X-Işını Kırınımı Testi Sonuçları ..................................................................................... 40
4.2. Boya Duyarlı Güneş Hücrelerinin (BDGH) Performanslarının Ölçümü .......................... 43
5. DEĞERLENDİRME VE TARTIŞMA ................................................................................ 54
ÖZGEÇMİŞ .............................................................................................................................. 56
KAYNAKLAR ......................................................................................................................... 57 | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Boya Duyarlı Güneş Hücreleri | |
dc.subject | TiO2 Nanopartikül | |
dc.subject | Yarı-İletken Tabaka | |
dc.subject | CeO2 Sentezi | |
dc.subject | SiO2 Sentezi | |
dc.subject | Kompozit Mikroküreler | |
dc.subject | Seryum Dioksit Katkılı TiO2 Mikroküre | |
dc.subject | Seryum Dioksit Katkılı SiO2 Mikroküre | |
dc.subject | Elektrot | |
dc.title | Kompozit Formda Monodispers Gözenekli Mikrokürelerin Sentezi Ve Boya Duyarlı Güneş Hücrelerinde Kullanımı | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu yüksek lisans tez çalışmasında, kompozit formda metal oksit bazlı eş boyutlu ve gözenekli
mikrokürelerin sentezi için çok basamaklı hidroliz-kondenzasyon yöntemi geliştirilmiş ve bu
mikrokürelerin boya duyarlı güneş hücrelerinde elektron transfer ortamı olarak kullanımıyla
hücrelerin verim davranışları incelenmiştir.
Eş boyutlu ve gözenekli silisyum dioksit (SiO2), titanyum dioksit (TiO2) ve seryum dioksit
(CeO2) partiküllerinin ardından metal kompozitler olarak; titanyum dioksit katkılanmış
silisyum dioksit (TiO2@SiO2), seryum dioksit katkılanmış silisyum dioksit (CeO2@SiO2),
seryum dioksit katkılanmış titanyum dioksit (CeO2@TiO2) mikrokürelerinin farklı katkılama
oranları ile sentezi yapılmıştır. Bu mikroküreler boya duyarlı güneş hücrelerinin anot olarak
davranış gösteren çalışan elektrotuna bir tabaka halinde ayrı ayrı sürülerek yarı-iletken bir
katman oluşturulmuştur. Bu mikrokürelerin yanında, sentezlenen TiO2 ve CeO2 mikroküreler
ayrı ayrı TiO2 nanoküreler ile farklı oranlarda karıştırılarak güneş hücrelerinde yarı-iletken
olarak kullanılmıştır. Güneş hücresindeki akımın oluşmasında elektron sağlayıcı Rutenyum
bazlı N-719 boya ve elektrolit olarak Tri-iyodür/İyodür (I-3 / I-) redoks çifti kullanılmıştır.
Yapılan performans ölçümlerinde enerji dönüşüm verimleri, TiO2 için 1.06, CeO2 için 0.025,
TiO2@SiO2 ’nin sırasıyla tek ve çift yüklemeleri için 0.023 ve 0.043 olarak ölçülmüştür.
ii
CeO2@SiO2 ’nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.015, 0.064, 0.031,
CeO2@TiO2 ’nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.017, 0.2 ve 0.01
değerleri elde edişllmiştir. Öte yandan, ikinci bir deney seti olarak, TiO2 ve CeO2 mikroküreler
farklı ağırlık yüzdelerinde ayrı ayrı TiO2 nanokürelere eklenerek boya duyarlı güneş
hücrelerine yarı-iletken tabaka olarak uygulanmış ve verim değerleri karşılaştırılmıştır. TiO2
mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10, %20, %50 oranlarında TiO2
nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri sırasıyla; 0.044, 0.019, 0.150,
0.610 ve 0.60 olarak ortaya çıkmıştır. CeO2 mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10,
%20, %50 oranlarında TiO2 nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri
sırasıyla; 0.130, 0.10, 0.017, 0.005 ve 0.037 olarak bulunmuştur. Sentezlenmiş eş boyutlu, ve
gözenekli TiO2 ve SiO2 metal kompozitleri ile gözenekli CeO2 mikroküreler literatürde ilk kez
boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanılmıştır. Ayrıca, ağırlıkça farklı oranlarda TiO2 ve
CeO2 mikrokürelerinin TiO2 nanokürelere eklenmesi ile oluşturulan karışımlar güneş
hücrelerinde kullanılması çalışmanın literatüre diğer bir katkısıdır. | tr_TR |
dc.contributor.department | Nanoteknoloji ve Nanotıp | tr_TR |
dc.embargo.terms | 2 yil | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2020-12-27T10:19:49Z | |