Design and development of organolead halide perovskite solar cells

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: BEYZA YILMAZ

Danışman: RAMAZAN YILDIRIM

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tezin amacı, organik kurşun halojenür perovskit güneş hücrelerinin ucuz maliyetli ve kolay sentezlenebilir malzemelerle endüstride uygulanılabilecek süreçler kullanılarak tasarlanması ve geliştirilmesidir. Deneylerde, iki farklı yapıda perovskit hücre yapılmıştır. İlk olarak, TiO2 elektron taşıyıcılı n-i-p tipi düzlemsel perovskit güneş hücreleri üretilmiştir. Metilamonyum kurşun iyodür (MAPbI3) perovskit tek ve iki aşamalı sentez yöntemi kullanılarak TiO2 üzerine kaplanmıştır. PCBM ve ZnO yük taşıyıcıları perovskit yüzeyine dönel kaplama yöntemi kullanılarak uygulanmıştır. Perovskit güneş hücreleri Al ve Cu iletken bantlarının arka elektrot olarak eklenmesiyle tamamlanmıştır. Bir diğer hücre tasarımı p-i-n tipi tersine çevrilmiş düzlemsel yapıdadır. Bu yapıdaki cihazlar p-tipi olan NiO iletken malzeme bağlı kalınarak üretilmiştir. NiO, ITO ön elektrotu üzerine deşik taşıyıcı olarak kaplanmıştır. Hücrenin ikinci tabakası tek ve çift aşamalı olarak sentezlenen MAPbI3 perovskit malzemeden oluşmaktadır. Ancak, tek aşamalı olarak sentezlenen NiO deşik taşıyıcılı perovskit güneş hücresi perovskit yüzey kaplamasının yetersizliği sebebiyle çalışmamıştır. Bir sonraki aşama perovskit kristalleri üzerine ZnO ve iyonik sıvı elektron taşıyıcı malzemelerinin kaplanmasıdır. Öte yandan, elektron taşıyıcı tabakası olmayan hücreler de üretilmiştir. NiO deşik taşıyıcılı hücrelerin hepsi, Al ve Cu iletken bantlarının arka elektrot olarak eklenmesiyle tamamlanmıştır. Buna ek olarak, NiO/MAPbI3/ZnO dizilimine sahip hücreler, sıçratma (sputtering) ile oluşturulmuş Au elektrotu içerecek şekilde düzenlenmiştir. Kaplama işlemlerinin tamamı dönel kaplama metodu kullanılarak çevre şartları altında uygulanmıştır. Perovskit güneş hücrelerinin ölçümleri Keithley 2401 Source Meter cihazıyla 100 mW/cm2 gücünde ABET LS 150 Xenon Lamp Source güneş simülatörü kullanılarak yapılmıştır. NiO/MAPbI3/ZnO/Al yapılı perovskit güneş hücresi %7.27×〖10〗^(-3) ile en yüksek verime sahiptir. Ayrıca, hücre 0.51V açık devre voltajı, %27.3 FF ve 0.052 mA/cm2 kısa devre akım yoğunluğu değerlerini göstermiştir. Sonuçlar, havadaki nemin perovskit yapısını bozması sebebiyle literatüre göre oldukça düşük çıkmıştır.