Cıgsse/perovskit Tandem Günes? Pillerinin Sprey Piroliz Yöntemi ile Üretimi ve Bu Yapılar için Yeni Malzemelerin Gelis?tirilmesi

Abstract

Fotovoltaik günes pilleri, toplam elektrik üretimine her geçen yıl daha fazla katkı saglayarak yenilenebilir enerji kaynakları arasındaki yerini saglamlastırmaktadır. Fotovoltaik günes pillerinin bu hızlı yükselisi temel anlamda iki parametreye baglıdır. Bunlar, yarıiletken malzemelerin iyilestirilmesi/gelistirilmesi ve yarıiletken ince film üretim tekniklerinin iyilestirilmesi/gelistirilmesi olarak sıralanabilir. Bu kapsamda yapılan çalısmalar ile, laboratuvar skalasında günes pili verimleri %46?ları bulmus, ayrıca enerji-geri-dönüsüm zamanları da 1 yıl civarına gerilemistir. Fotovoltaiklerin toplam enerji üretimine olan katkısının daha da artması için maliyet/performans oranının düsürülmesi kritiktir. Bu kapsamda solüsyon tabanlı üretim yöntemleri, klasik vakum tabanlı üretim yöntemlerine kıyasla çok daha düsük maliyet avantajı ile karsımıza çıkmaktadır. Bu projede CuInGa(S,Se), perovskit ve bu yapılardan olusan tandem günes pilleri maliyet etkin solüsyon tabanlı üretim yöntemleri ile üretilmistir. Bu dogrultuda sogurucu ve tampon tabakaların üretiminde sprey piroliz ve dönel kaplama yöntemleri kullanılmıstır. Sprey piroliz, diger solüsyon tabanlı üretim yöntemlerine kıyasla çok daha az solüsyon tüketmesi, stokiyometri kontrolünün kolaylıgı, genis alanlara kolay adapte edilebilmesi gibi avantajlar ile ön plana çıkmaktadır. Perovskit tabanlı günes pillerinde elektron iletim tabakası (ETL) olarak kullanılan titanyum dioksite (TiO2) alternatif olusturan çinko oksit (ZnO) nanoyapılar proje kapsamında kimyasal banyo yöntemi ile sentezlenmis ve bu yapıların günes pili performansına olan etkileri ayrıntılı bir sekilde çalısılmıstır. 3D ZnO nanoyapıların 1D ZnO nanoyapılara kıyasla daha yükse foto çevrim verimi sagladıgı saptanmıstır. Proje kapsamında hem sogurucu hem de tampon tabakaların sprey piroliz ile üretildigi ZnO-NG/CIGS/InS yapılı fotoelektrokimyasal günes pillerinde en yüksek dıs kuvantum verimi 382 nm dalgaboyunda % 83 olarak hesaplanmıstır. Projede farklı ABX3 perovskit yapılar (A: Cs ve FAI ; B: Pb ve Sn ; X: I ve Br) dönel kaplama yöntemi ile TiO2 ve ZnO, ETL üzerine kaplanarak kararlılıkları test edilmistir. Ayrıca bu yapıların günes pili performansları çalısılmıstır. Son olarak arkadan ve önden aydınlatmalı konfigürasyonlarda CIGS/Perovskit tandem yapılar olusturularak günes pili performansları saptanmıstır. Projede üretilen perovskit günes pillerinde en yüksek kuvantum verimi ZnONL/ CsPbBr3 taban konfigürasyonunda %38 olarak hesaplanmıstır. Bu verim ZnONG/ CIGS/InS ve d/mTiO2/CsPbBr3 tandem yapıların olusturulması ile %51?e çıkarılmıstır.