Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Melik Ziya Yakut
10 theses · Isparta University of Applied Sciences
Kentsel bina enerji modelleme (UBEM) çerçevesinin belirlenmesi için yeni bir iş akışı ve Türkiye'de bir vaka analizi
Kentsel alanlar, atmosfere CO2 ve diğer sera gazlarının salınımını yaparak ve ısı adası oluşturup çevre sıcaklığını arttırarak küresel ısınmayı hızlandıran önemli bir role sahiptir. Bu nedenle, kentsel alanlarda enerji verimliliğini arttırabilecek Kentsel Bina Enerji Modellemesi (UBEM) gibi uygulamalar, daha sağlıklı ve sürdürülebilir bir kentsel çevre oluşturmak için önemli adımlardır. Bu çalışmada, kentsel alanları modellemek ve kentsel ölçekte enerji talebini tahmin etmek üzere uygulanabilir ve pratik bir model çerçevesi oluşturulması amaçlanmıştır. Oluşturulan model çerçevesinin; bina stok sistemi ve veri setlerinin eksikliği, ekstra algoritma oluşturma gereksinimi, gerçek enerji tüketim verilerinin elde edilmesinde zorluk yaşama vb.leri gibi durumları yaşayan ülkelerdeki kentsel alanlar için uygulanabilir olması amaçlanmıştır. Bu doğrultuda; City Energy Analyst (CEA), Spacemaker-Revit, UBEM.IO araçları ile üç ayrı UBEM çerçevesi oluşturulmuştur. Bu UBEM çerçeveleri, Ankara'nın Mamak ilçesinde konumlu 13 bloktan oluşan bir TOKİ sitesinin enerji talebinin analiz edilmesi açısından incelenmiştir. Uygulama alanı için oluşturulan UBEM çerçeveleri dahilinde yapılan enerji talep analizleri, alanın yıllık enerji tüketim verisiyle karşılaştırılıp belirtilen durumlar için en uygulanabilir UBEM çerçevesi belirlenmiştir. Uygulama alanının enerji kullanım yoğunluğu 232.78 kWh/m2.yıl olup buna en yakın sonucun 214 kWh/m2.yıl ile Spacemaker-Revit ile oluşturulan model çerçevesinden elde edildiği görülmüştür. Veri girişleri konusunda nispeten daha esnek olması, kentsel mikro iklim koşullarının değerlendirilmesine olanak sağlaması, çeşitli analiz araçları arasında kolayca dışa aktarım yapılarak bağlantı sağlanmasına müsaade etmesi gibi sebeplerle bu UBEM çerçevesinin incelenenler arasında en etkin model çerçevesi olduğu tespit edilmiştir. Bu doğrultuda UBEM oluşturmada belirtilen nedenlerle sıkıntı yaşayan ülkelerdeki kentsel alanlar için en uygulanabilir model çerçevesinin Spacemaker-Revit ile oluşturulan UBEM çerçevesi olduğu tespit edilmiştir.
Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması
Günümüzde gelişen teknolojiler ve artan nüfusla birlikte fosil enerji kaynaklarının ağırlıklı oranla tüketildiği enerji piyasasında giderek toplam tüketim her geçen gün daha da artmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı sırasında havaya küresel ısınmada en büyük faktör olan karbondioksit (CO2) salınır. Bu gaz hava kirliliğine, oksijenin azalmasına, asit yağmurlarına, iklim değişikliklerine, küresel ısınmayla birlikte buzulların erimesine, deniz seviyesinin yükselmeye ve su içindeki bileşenlerin değişmesine neden olur. Bu tüketim şekliyle insan yaşamını tehdit eden ve çevresel sorunlara karşı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı her geçen gün önem kazanmaktadır. Bazı binaların ısı yalıtımının iyi olmaması, elektrik iletim ve dağıtımdan kaynaklı kayıpların fazla olması ve bunların büyük bir kısmının dağıtım sistemlerinde gerilim seviyesinin düşük ve akımın yüksek olmasından dolayı konutlarda harcanan elektrik oranı yüksek kalmaktadır. Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması ile, güneş enerjisini hem aktif hem de pasif olarak aynı anda kullanarak güneşten maksimum verim elde edilmesini sağlamaktadır. Bunun sonucunda binalarda hem ısı yalıtımını sağlarken hem de elektrik üretimi sağlamaktadır. Yerinde üretim sebebi ile bu durum elektrik iletim dağıtımda oluşan kayıpları minimize edilmesinde dolaylı yönden katkı sağlamaktadır. Böylece enerji kayıplar azalması ve enerji üretiminin sağlanmasıyla fosil yakıtlara ihtiyaç giderek azalması beklenmektedir. Fosil yakıtların kullanımının azalması sebebiyle insan yaşamını tehdit eden çevresel sorunların da önüne geçilmesi beklenmektedir.
Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması
Günümüzde gelişen teknolojiler ve artan nüfusla birlikte fosil enerji kaynaklarının ağırlıklı oranla tüketildiği enerji piyasasında giderek toplam tüketim her geçen gün daha da artmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı sırasında havaya küresel ısınmada en büyük faktör olan karbondioksit (CO2) salınır. Bu gaz hava kirliliğine, oksijenin azalmasına, asit yağmurlarına, iklim değişikliklerine, küresel ısınmayla birlikte buzulların erimesine, deniz seviyesinin yükselmeye ve su içindeki bileşenlerin değişmesine neden olur. Bu tüketim şekliyle insan yaşamını tehdit eden ve çevresel sorunlara karşı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı her geçen gün önem kazanmaktadır. Bazı binaların ısı yalıtımının iyi olmaması, elektrik iletim ve dağıtımdan kaynaklı kayıpların fazla olması ve bunların büyük bir kısmının dağıtım sistemlerinde gerilim seviyesinin düşük ve akımın yüksek olmasından dolayı konutlarda harcanan elektrik oranı yüksek kalmaktadır. Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması ile, güneş enerjisini hem aktif hem de pasif olarak aynı anda kullanarak güneşten maksimum verim elde edilmesini sağlamaktadır. Bunun sonucunda binalarda hem ısı yalıtımını sağlarken hem de elektrik üretimi sağlamaktadır. Yerinde üretim sebebi ile bu durum elektrik iletim dağıtımda oluşan kayıpları minimize edilmesinde dolaylı yönden katkı sağlamaktadır. Böylece enerji kayıplar azalması ve enerji üretiminin sağlanmasıyla fosil yakıtlara ihtiyaç giderek azalması beklenmektedir. Fosil yakıtların kullanımının azalması sebebiyle insan yaşamını tehdit eden çevresel sorunların da önüne geçilmesi beklenmektedir.
Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması
Günümüzde gelişen teknolojiler ve artan nüfusla birlikte fosil enerji kaynaklarının ağırlıklı oranla tüketildiği enerji piyasasında giderek toplam tüketim her geçen gün daha da artmaktadır. Fosil yakıtların kullanımı sırasında havaya küresel ısınmada en büyük faktör olan karbondioksit (CO2) salınır. Bu gaz hava kirliliğine, oksijenin azalmasına, asit yağmurlarına, iklim değişikliklerine, küresel ısınmayla birlikte buzulların erimesine, deniz seviyesinin yükselmeye ve su içindeki bileşenlerin değişmesine neden olur. Bu tüketim şekliyle insan yaşamını tehdit eden ve çevresel sorunlara karşı yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı her geçen gün önem kazanmaktadır. Bazı binaların ısı yalıtımının iyi olmaması, elektrik iletim ve dağıtımdan kaynaklı kayıpların fazla olması ve bunların büyük bir kısmının dağıtım sistemlerinde gerilim seviyesinin düşük ve akımın yüksek olmasından dolayı konutlarda harcanan elektrik oranı yüksek kalmaktadır. Model odada trombe duvarı etkisiyle çalışan yarı saydam-binaya entegre fotovoltaik sistemin akıllı uygulaması ile, güneş enerjisini hem aktif hem de pasif olarak aynı anda kullanarak güneşten maksimum verim elde edilmesini sağlamaktadır. Bunun sonucunda binalarda hem ısı yalıtımını sağlarken hem de elektrik üretimi sağlamaktadır. Yerinde üretim sebebi ile bu durum elektrik iletim dağıtımda oluşan kayıpları minimize edilmesinde dolaylı yönden katkı sağlamaktadır. Böylece enerji kayıplar azalması ve enerji üretiminin sağlanmasıyla fosil yakıtlara ihtiyaç giderek azalması beklenmektedir. Fosil yakıtların kullanımının azalması sebebiyle insan yaşamını tehdit eden çevresel sorunların da önüne geçilmesi beklenmektedir.
Enerji etkin bina tasarım modeli
Enerji tüketiminin yarısına yakınının binalardan kaynaklanması ve küresel enerji darboğazı, yapı sektöründe enerji etkin tasarımı gittikçe önemli kılmaktadır. Buna yönelik, enerji analiz süreci, dünyanın her yerinde artan düzenlemelerle tasarım sürecinin erken aşamasına dâhil edilmektedir. Bina Bilgi Modellemesi-BIM araçları, tasarımcıların, nihai tasarım çözümlerini uygulamaya başlamadan; enerji etkin binaların elde edilmesine, projenin farklı tasarım alternatiflerinin deneyimlenmesine, zamanın ve maliyetin etkin kullanılmasına olanak sağlayan dijital süreçlerdir. Yapılarda enerji tüketiminin denetlenebilmesi için bu süreçlerin kullanımının yaygınlaşması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında; erken tasarım aşamasında binanın belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri doğrultusunda tasarlanması ve bu aşamada binaya enerji etkin sistemlerin entegre edilmesiyle, enerji tüketim miktarında sağlanacak tasarruf oranının ortaya konulması amaçlanmıştır. Aynı zamanda BIM ve Bina Enerji Modellemesi-BEM süreçlerinin tasarıma dâhil edilmesinin sağladığı faydalar belirtilmiştir. Enerji etkin tasarım parametreleri; kullanıcıya, dış çevreye ve binaya ilişkin parametreler olmak üzere üçe ayrılarak incelenmiştir. Pasif ve aktif sistemler olmak üzere enerji etkin sistemler belirtilerek yapılarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri ve enerji etkin sistemler ışığında sıcak-nemli iklim tipi için bir uygulama örneği üzerinden enerji etkin bina tasarımı modellenmiştir. Model kapsamında, enerji etkin tasarlanan alternatifi ile enerji tüketim miktarlarının karşılaştırılması için bir referans bina oluşturulmuştur. Referans bina üzerinden, binanın enerji performansını etkileyecek parametrelerin farklı alternatifleri değerlendirilmiştir. Bu alternatifler arasından enerji tüketimini minimuma indirecek kombinasyon oluşturularak enerji etkin bina oluşturulmuştur. Modellemede pek çok parametreden sadece en çok etki edenler incelenmiş ve program kısıtlamalarıyla hareket ederek çalışılmak zorunda kalınmıştır. Modelleme süreci oluşturulmasında BIM yazılımı Autodesk Revit kullanılmıştır. Model, enerji performans analizlerinin yapılması ve tasarım alternatiflerinin değerlendirilmesi için Green Building Studio-GBS'ye aktarılmıştır. Bu şekilde, modelin BEM süreci tamamlanmıştır. GBS, Revitle entegre bir şekilde çalışan ve kullanımı gittikçe yaygınlaşan web tabanlı bir enerji modelleme yazılımıdır. Aynı zamanda enerji etkin bina özelinde, uygun tasarım kararlarının alınmasında yol gösterici olarak Autodesk Insight yazılımından da yararlanılmıştır. Yapılan enerji performans analizleri sonucu, enerji etkin tasarım kararlarının uygulanması ile referans binaya göre; elektrik tüketiminde %56,7, yakıt tüketiminde ise %89 oranında iyileşme sağlanmıştır. Bu sonuçlar, iklim tipine uygun olacak şekilde tasarlanmış enerji etkin binanın, enerji tüketim miktarında yaşam döngüsü boyunca önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabileceğini göstermektedir.
Enerji etkin bina tasarım modeli
Enerji tüketiminin yarısına yakınının binalardan kaynaklanması ve küresel enerji darboğazı, yapı sektöründe enerji etkin tasarımı gittikçe önemli kılmaktadır. Buna yönelik, enerji analiz süreci, dünyanın her yerinde artan düzenlemelerle tasarım sürecinin erken aşamasına dâhil edilmektedir. Bina Bilgi Modellemesi-BIM araçları, tasarımcıların, nihai tasarım çözümlerini uygulamaya başlamadan; enerji etkin binaların elde edilmesine, projenin farklı tasarım alternatiflerinin deneyimlenmesine, zamanın ve maliyetin etkin kullanılmasına olanak sağlayan dijital süreçlerdir. Yapılarda enerji tüketiminin denetlenebilmesi için bu süreçlerin kullanımının yaygınlaşması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında; erken tasarım aşamasında binanın belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri doğrultusunda tasarlanması ve bu aşamada binaya enerji etkin sistemlerin entegre edilmesiyle, enerji tüketim miktarında sağlanacak tasarruf oranının ortaya konulması amaçlanmıştır. Aynı zamanda BIM ve Bina Enerji Modellemesi-BEM süreçlerinin tasarıma dâhil edilmesinin sağladığı faydalar belirtilmiştir. Enerji etkin tasarım parametreleri; kullanıcıya, dış çevreye ve binaya ilişkin parametreler olmak üzere üçe ayrılarak incelenmiştir. Pasif ve aktif sistemler olmak üzere enerji etkin sistemler belirtilerek yapılarda yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, belirlenen enerji etkin tasarım parametreleri ve enerji etkin sistemler ışığında sıcak-nemli iklim tipi için bir uygulama örneği üzerinden enerji etkin bina tasarımı modellenmiştir. Model kapsamında, enerji etkin tasarlanan alternatifi ile enerji tüketim miktarlarının karşılaştırılması için bir referans bina oluşturulmuştur. Referans bina üzerinden, binanın enerji performansını etkileyecek parametrelerin farklı alternatifleri değerlendirilmiştir. Bu alternatifler arasından enerji tüketimini minimuma indirecek kombinasyon oluşturularak enerji etkin bina oluşturulmuştur. Modellemede pek çok parametreden sadece en çok etki edenler incelenmiş ve program kısıtlamalarıyla hareket ederek çalışılmak zorunda kalınmıştır. Modelleme süreci oluşturulmasında BIM yazılımı Autodesk Revit kullanılmıştır. Model, enerji performans analizlerinin yapılması ve tasarım alternatiflerinin değerlendirilmesi için Green Building Studio-GBS'ye aktarılmıştır. Bu şekilde, modelin BEM süreci tamamlanmıştır. GBS, Revitle entegre bir şekilde çalışan ve kullanımı gittikçe yaygınlaşan web tabanlı bir enerji modelleme yazılımıdır. Aynı zamanda enerji etkin bina özelinde, uygun tasarım kararlarının alınmasında yol gösterici olarak Autodesk Insight yazılımından da yararlanılmıştır. Yapılan enerji performans analizleri sonucu, enerji etkin tasarım kararlarının uygulanması ile referans binaya göre; elektrik tüketiminde %56,7, yakıt tüketiminde ise %89 oranında iyileşme sağlanmıştır. Bu sonuçlar, iklim tipine uygun olacak şekilde tasarlanmış enerji etkin binanın, enerji tüketim miktarında yaşam döngüsü boyunca önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlayabileceğini göstermektedir.
Farklı katman kalınlıklarına sahip ince film cdte/cds güneş hücrelerinin incelenmesi
Dünya nüfusunun hızla artması ile enerjiye olan talep her geçen gün artmaktadır. Tükenen kaynaklara alternatif olarak kullanılabilirliği, temizliği ve tükenmezliği göz önünde bulundurulduğunda güneş enerjisi ön plana çıkmaktadır. Birinci nesil silisyumun yapılı hücrelerin eldesi için, saflaştırılma sürecinde çok fazla enerji ve malzeme tüketilmesine karşılık ince film güneş hücreleri düşük maliyetle ve kolay yöntemler ile üretilebilir. Bu sebepten ikinci nesil ince film hücreler günümüzde birinci nesil hücrelere en iyi alternatiftir. Bu tez çalışmasında, CdS ve CdTe ince filmleri ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile üretilmiştir. Elde edilen ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV-Vis spektrofotometresi ile araştırılmıştır. CdS ince film çözeltisi içerisnde, Cd kaynağı olarak kadmiyum klorür (CdCl2) ve S kaynağı olarak tiyoüre ((NH2)2CS) bileşikleri kullanılmıştır. Hazırlanan CdS çözeltisi ITO kaplı cam alttaşlar üzerine 380 °C alttaş sıcaklığında biriktirilmiştir. CdTe ince film solüsyonu içerisinde, kadmiyum klorür ve Te kaynağı olarak tellüryum dioksit (TeO2) bileşikleri kullanılmıştır. Hazırlanan CdTe çözeltisi iki adet CdS/ITO kaplı cam alttaş üzerine 350 °C alttaş sıcaklığında biriktirilmiştir. Elde edilen 10 ve 20 dakikalık üretim sürelerine sahip iki farklı CdS ince film kaplamasının ITO kaplı cam alttaşlar üzerinde 180 ve 400 nm kalınlık ile biriktiği SEM kesit görüntüleri ile tespit edilmiştir. CdS ince filmlerin X-ışını kırınım grafiği üzerinde farklı düzlemlere ait piklerin görülmesi elde edilen CdS filmlerin hegzagonal yapıda olduğunu göstermiştir. Her iki CdS ince filminin de ana pik değeri 2θ=28,20°'de görülmektedir ve bu CdS bileşiğinin (101) karakteristik pikidir. Elde edilen CdS ince filmlerin absorbans değerleri 350 - 1100 nm dalga boyu aralığında UV-Vis spektrofotometre ile ölçülmüş olup yasak bant aralıkları 180 nm kalınlığa sahip film için 2,45 eV, 400 nm kalınlığa sahip film için 2,42 eV olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar yorumlanmış olup ultrasonik sprey piroliz yöntemi ile daha verimli CdS ince filmlerin eldesi için önerilerde bulunulmuştur.
Farklı katman kalınlıklarına sahip ince film cdte/cds güneş hücrelerinin incelenmesi
Dünya nüfusunun hızla artması ile enerjiye olan talep her geçen gün artmaktadır. Tükenen kaynaklara alternatif olarak kullanılabilirliği, temizliği ve tükenmezliği göz önünde bulundurulduğunda güneş enerjisi ön plana çıkmaktadır. Birinci nesil silisyumun yapılı hücrelerin eldesi için, saflaştırılma sürecinde çok fazla enerji ve malzeme tüketilmesine karşılık ince film güneş hücreleri düşük maliyetle ve kolay yöntemler ile üretilebilir. Bu sebepten ikinci nesil ince film hücreler günümüzde birinci nesil hücrelere en iyi alternatiftir. Bu tez çalışmasında, CdS ve CdTe ince filmleri ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile üretilmiştir. Elde edilen ince filmlerin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve UV-Vis spektrofotometresi ile araştırılmıştır. CdS ince film çözeltisi içerisnde, Cd kaynağı olarak kadmiyum klorür (CdCl2) ve S kaynağı olarak tiyoüre ((NH2)2CS) bileşikleri kullanılmıştır. Hazırlanan CdS çözeltisi ITO kaplı cam alttaşlar üzerine 380 °C alttaş sıcaklığında biriktirilmiştir. CdTe ince film solüsyonu içerisinde, kadmiyum klorür ve Te kaynağı olarak tellüryum dioksit (TeO2) bileşikleri kullanılmıştır. Hazırlanan CdTe çözeltisi iki adet CdS/ITO kaplı cam alttaş üzerine 350 °C alttaş sıcaklığında biriktirilmiştir. Elde edilen 10 ve 20 dakikalık üretim sürelerine sahip iki farklı CdS ince film kaplamasının ITO kaplı cam alttaşlar üzerinde 180 ve 400 nm kalınlık ile biriktiği SEM kesit görüntüleri ile tespit edilmiştir. CdS ince filmlerin X-ışını kırınım grafiği üzerinde farklı düzlemlere ait piklerin görülmesi elde edilen CdS filmlerin hegzagonal yapıda olduğunu göstermiştir. Her iki CdS ince filminin de ana pik değeri 2θ=28,20°'de görülmektedir ve bu CdS bileşiğinin (101) karakteristik pikidir. Elde edilen CdS ince filmlerin absorbans değerleri 350 - 1100 nm dalga boyu aralığında UV-Vis spektrofotometre ile ölçülmüş olup yasak bant aralıkları 180 nm kalınlığa sahip film için 2,45 eV, 400 nm kalınlığa sahip film için 2,42 eV olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar yorumlanmış olup ultrasonik sprey piroliz yöntemi ile daha verimli CdS ince filmlerin eldesi için önerilerde bulunulmuştur.
Metal katkılı TiO2 öncülleri kullanılarak boya duyarlaştırılmış güneş hücresi üretimi ve analizi
Bu tez çalışmasında, boyaya duyarlaştırılmış güneş hücrelerinin (DSSC) verimini artırmaya yönelik, DSSC ana bileşenlerinden yarıiletken malzeme ele alınmıştır. Yarıiletken malzeme olarak titanyum dioksit (TiO2) seçilmiştir. Alttaş olarak flor katkılı kalay oksit (FTO) camlar üzerine Niyobyum (Nb) katkılı ve katkısız TiO2 kaplanmış ve elde edilen camlar DSSC'nin çalışma elektrodu olarak kullanılmıştır. FTO camlara kaplama yapmak için ultrasonik sprey piroliz (USP) ince film kaplama tekniğinden yararlanılmıştır. Öncül solüsyon titanyum (IV) izopropoksit öncül malzemenin 1-propanol (%99.9) içerisinde 0.5 M konsantrasyonda çözdürülmesi ile hazırlandı. Reaksiyonun tamamlanmasını sağlamak ve boya adsorpsiyonunu artırmak için az miktarda glasial asetik asit eklendi. Hazırlanan başlangıç çözeltisi 275 °C' deki FTO camlar üzerine ince film formunda biriktirildi. Nozül frekansı 120 kHz, basınç 2.5 psi ve akış oranı 0.2 ml/dk olarak ayarlandı. Üretilen Nb katkılı ve katkısız TiO2 kaplı FTO camlar 500 °C' de 40 dakika boyunca tavlandı. Tavlama sonrasında kristal yapılarının değişimi X-ışını kırınım cihazı (XRD), yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elementel özellikleri ise EDS analizi ile incelenmiştir. XRD sonuçlarından, tavlamanın pik şiddetini artırdığı ve kristal yapıyı geliştirdiği sonucuna varılmaktadır. Buna ek olarak katkılanan Nb'nin de olumsuz bir etki oluşturmadığı sonucuna varılmıştır. EDS analizi ile kaplamanın başarılı bir şekilde gerçekleştiği desteklenmiştir. Nb katkılanarak üretilen hücrenin verimliliği katkısız TiO2 ile karşılaştırıldığında Nb katkısının bulunduğu hücrelerde daha yüksek verimlilik sergilendiğini göstermiştir. Katkısız TiO2 kaplı çalışma elektroduna sahip DSSC'nin verimi %0,03 ve FF ise %10,22 elde edilmiştir. Nb katkılı TiO2 çalışma elektroduna sahip DSSC'nin verimi ise %0.13, FF ise %10.89 elde edilmiştir.
Metal katkılı TiO2 öncülleri kullanılarak boya duyarlaştırılmış güneş hücresi üretimi ve analizi
Bu tez çalışmasında, boyaya duyarlaştırılmış güneş hücrelerinin (DSSC) verimini artırmaya yönelik, DSSC ana bileşenlerinden yarıiletken malzeme ele alınmıştır. Yarıiletken malzeme olarak titanyum dioksit (TiO2) seçilmiştir. Alttaş olarak flor katkılı kalay oksit (FTO) camlar üzerine Niyobyum (Nb) katkılı ve katkısız TiO2 kaplanmış ve elde edilen camlar DSSC'nin çalışma elektrodu olarak kullanılmıştır. FTO camlara kaplama yapmak için ultrasonik sprey piroliz (USP) ince film kaplama tekniğinden yararlanılmıştır. Öncül solüsyon titanyum (IV) izopropoksit öncül malzemenin 1-propanol (%99.9) içerisinde 0.5 M konsantrasyonda çözdürülmesi ile hazırlandı. Reaksiyonun tamamlanmasını sağlamak ve boya adsorpsiyonunu artırmak için az miktarda glasial asetik asit eklendi. Hazırlanan başlangıç çözeltisi 275 °C' deki FTO camlar üzerine ince film formunda biriktirildi. Nozül frekansı 120 kHz, basınç 2.5 psi ve akış oranı 0.2 ml/dk olarak ayarlandı. Üretilen Nb katkılı ve katkısız TiO2 kaplı FTO camlar 500 °C' de 40 dakika boyunca tavlandı. Tavlama sonrasında kristal yapılarının değişimi X-ışını kırınım cihazı (XRD), yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elementel özellikleri ise EDS analizi ile incelenmiştir. XRD sonuçlarından, tavlamanın pik şiddetini artırdığı ve kristal yapıyı geliştirdiği sonucuna varılmaktadır. Buna ek olarak katkılanan Nb'nin de olumsuz bir etki oluşturmadığı sonucuna varılmıştır. EDS analizi ile kaplamanın başarılı bir şekilde gerçekleştiği desteklenmiştir. Nb katkılanarak üretilen hücrenin verimliliği katkısız TiO2 ile karşılaştırıldığında Nb katkısının bulunduğu hücrelerde daha yüksek verimlilik sergilendiğini göstermiştir. Katkısız TiO2 kaplı çalışma elektroduna sahip DSSC'nin verimi %0,03 ve FF ise %10,22 elde edilmiştir. Nb katkılı TiO2 çalışma elektroduna sahip DSSC'nin verimi ise %0.13, FF ise %10.89 elde edilmiştir.