Hide/Show Apps

Perovskit Katı Hal Elektrolit Esaslı Boya Duyarlı Güneş Enerjisi Pili

Download
2018
Öztürk, Abdullah
Park, Jongee
Durkaya, Göksel
Bu projede, optimize edilmiş TiO2 çalışma elektrotu, perovskit katı hal elektroliti ve karbonnanotüp veya grafen/polimer kompozit karşıt elektrotu?nun kullanılması suretiyle, katı halboya duyarlı güneş pilli (DSSC)?nin kararlılığının arttırılması amaçlanmıştır. Proje Avrupabirliğince açılan ?Kaynaklar ve sürdürebilirlik? KONNECT çağrısına uygun olaraksürdürülmüştür. DSSC?lerin enerji dönüşüm verimlilikleri TiO2 içerikli fotoanotun (çalışmaelektrotunun) morfolojik yapısıyla yakından ilgilidir. Projede Türk ekibi katı hal DSSC?lerinçalışma elektrodunun yapımında kullanmak üzere TiO2 katmanının optimize edilmesineyönelik Ar-Ge çalışmalarını yapmıştır. Bu doğrultuda değişik fazlara (anataz, rutil, brukit vebunların karışımları) ve morfolojiye (1, 2, ve 3 boyutlu) sahip TiO2 tozları hidrotermal süreçlenano boyutta sentezlenmiştir. Sentezlenen tozlardan TiO2 pastaları oluşturulup Kore ekibinegönderilmiştir. Kore ekibi diğer ekiplerin hazırladığı elektrotları kullanarak, elektrolit veperovskit malzemeleri hazırlamış, katı hal DSSC?leri imal etmiş ve imal ettiği perovskitDSSC?lerin enerji dönüşüm verimliliklerini ölçmüştür.Bu çalışmada, TiO2 nanoyapıları asidik (HNO3) ve bazik (NaOH) katalizör desteklihidrotermal yöntemle sentezlenmiştir. Bazik katalizör destekli sentezde, bir boyutlu (1D) TiO2nanoyapıları elde etmek için prekürsör olarak ticari anataz tozu ve amorf toz kullanılmıştır.NaOH molaritesi ve sentez sıcaklığı sabit tutulmuş fakat sentez süresi sistematik olarakarttırılmıştır. Ürünler XRD, FESEM ve HRTEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiştir.Asidik katalizör destekli sentezde, TiO2 nanoyapıları asit konsantrasyonu (1, 3 ve 8 M),sentez sıcaklığı (110, 140 ve 180 oC) ve sentez süresi (1, 3 ve 6 saat) değiştirilereksentezlenmiştir. Ürünler XRD, FESEM ve HRTEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiştir.Elde edilen TiO2 nanoyapıları için bir oluşum mekanizması önerilmiştir.DSSC'nin fotoanotunu yapmak için kristal yapısı ve morfolojileri farklı olan beş nano tozseçilmiştir. Tozlardan fotoanot yapmak için iki farklı macun oluşturma yöntemiyle macunlarhazırlanmıştır. Her macun tek ve çift katmanlı olarak uygulanmıştır. Fotoanotlar profilometre,UV-Vis fotospektroskopi, FESEM, XRD ve HRTEM analizleri kullanılarak karakterizeedilmiştir.Perovskit katı hal DSSC?yi oluşturmak için Methylammonium perovskit sıvı hazırlanmıştır.Oluşturulan DSSC?lerin değişik spin kaplama hızlarında ve ısıl işlem sıcaklıklarında enerjidönüşüm perfomansları belirlenmiştir. Tek TiO2 katman üzerinde 1500 dev/dak?da kaplanmışperovskit DSSC?nin verimliği %7,36 olarak ölçülmüştür. DSSC?nin verimliliğini artırmak içinperovskit içine 0,1 NH4I katkısı yapılmıştır. Bu surette verimlik %9,13?e kadar artmıştır. Katıhal DSSC?nin verimliğini arttırmak için el baskı ile oluşturulan ilk katman üzerine spinkaplama ile mezogözenekli ikinci TiO2 katmanı yapılmıştır. Bu surette oluşturulan katı halDSSC?nin verimliliği %10,05 olarak belirlenmiştir. Çift TiO2 katmanlarıyla beraber NH4I katkılıperovskit kullanılıp 100 oC?de ısıl ışlem yapılmış DSSC?nin enerji dönüşüm verimliliği %10,3olarak ölçülmüştür.