ACo2S4 üçlü metal sülfürlerin mikrodalga yöntemi ile sentezlenmesi, optimizasyonu ve boya duyarlı güneş hücrelerinde karşıt elektrot olarak kullanılması

Bu tez çalışmasında, ACo2S4 (A: Zn+2 ve Fe+2) üçlü metal sulfürleri mikrodalga yöntemi kullanılarak ilk defa başarılı bir şekilde sentezlenmiş ve Boya Duyarlı Güneş Hücrelerinde (BDGH) karşıt elektrot (KE) olarak kullanılmıştır. Yapılan çalışmalarda en uygun mikrodalga ışınım süresinin belirlenmesi için; ilk etpata, metaller (ACo2, A: Zn+2 ve Fe+2) 5, 10, 15 ve 30 d boyunca ayrı ayrı mikrodalga ışınımına maruz bırakılmış, ikinci etapta ise sülfür kaynağı eklendikten sonra oluşan malzemelere (ACo2S4, A: Zn+2 ve Fe+2) tekrar 10, 20 ve 40 d boyunca ayrı ayrı mikrodalga ışınımı uygulanmıştır. Elde edilen 24 adet farklı toz numune, X-ışınımı difraksiyon (XRD) ile analiz edilerek en uygun sentez süreleri belirlenmiştir. Diğer taraftan, en uygun mikro dalga ışınım gücünün belirlemek için uygun maruziyet sürelerinde 500, 700, 900 ve 1200 W ışınım güçlerinde sentezler yapılmıştır. Üretilen numuneler XRD ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilerek en uygun güç değeri belirlenmiştir. Yapılan çalışmalarından, üçlü metal sülfürlerin sentezi için en uygun sürelerin sırasıyla, 15 ve 20 d, en uygun gücün ise 900 W olduğu saptanmıştır. Optimum koşullarla sentezlenen üçlü metal sülfürlerin fiziksel, elemental ve morfolojik ölçümleri alınmıştır. Yapılan analizlerden, üçlü metal sülfürlerin, kristal kalitesinin ve iletkenliklerinin yüksek olduğu, safsızlıkların olmadığı, istenen stokiyometride (ACo2S4) ve nanoboyutlu parçacıklardan oluştuğu (~40 nm) belirlenmiştir. Diğer taraftan, üçlü metal sülfürler, flor katkılı kalay oksit (FTO) alttaşlara döndürerek kaplama yöntemi ile kaplanarak döngülü voltameteri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümleri alınmıştır. Elde edilen sonuçlardan, ZnCo2S4 yapılı KE, referans KE'ler olan platin (Pt) ve CoS'a göre daha yüksek bir elektro katalitik aktivite gösterirken, FeCo2S4 yapılı KE ise Pt KE ile benzer, CoS'a göre ise daha yüksek bir performans sergilemiştir. Son olarak, üretilen KE'ler kullanılarak BDGH'ler üretilmiş ve akım yoğunluğu-gerilim (J-V) eğrileri ölçülmüştür. ZnCo2S4 yapılı BDGH %7.83'lik bir dönüşüm verimliliği sergilerken, FeCo2S4, Pt ve CoS KE esaslı hücrelerin dönüşüm verimliliği sırasıyla, %6.32, %7.11 ve %5.08 olarak hesaplanmıştır.