Ag2S/CU2S/PbS kuantum nokta duyarlı güneş pillerinin üretimi ve karakterizasyonu

Düşük maliyetli ve nispeten kolay üretim ve yüksek verimlilik beklentisi, fotovoltaik hücre üretiminde kuantum nokta duyarlı güneş pillerini çekici kılmaktadır. Bu tezde, tek tabakalı ve çok tabakalı güneş pillerinin incelenmesi için iki ayrı çalışma yapılmıştır. Birinci çalışmada Ag2S kuantum noktaları tek tabaka ve üç ardışık tabakalı güneş pilleri, ardışık iyonik tabaka adsorpsiyon ve reaksiyon (SILAR) tekniği kullanılarak üretildi, optik ve elektriksel özellikler açısından araştırıldı. Tandem hücrede üç katmanlı TiO2 kaplaması sırasıyla 5, 4, 3 SILAR çevriminden geçirilmiştir. Tek katmanlı hücrelerin 300-1200 nm bant aralığında UV-vis spektrumlarından, SILAR döngü sayısı arttıkça absorbansın arttığı gözlenmiştir. Tek katmanlı güneş hücrelerine kıyasla, tandem yapılı güneş pilinin absorbans değerinin daha büyük olduğu görülmüştür. Artan SILAR sayısı ile bant aralığının 3,31 eV dan 1,41 eV a düştüğü belirlenmiştir. 100 mW/cm2 güneş simülatörü altında alınan I-V grafiklerinden tek katmanlı hücreler için verimi en yüksek olan numunenin 5 SILAR döngülü güneş pili olduğu görülmüştür. TANDEM güneş pilinin veriminin, tek katmanlı 4 ve 3 SILAR döngülü güneş pillerinden yüksek olduğu ve yaklaşık 5 SILAR döngülü güneş piline eşit olduğu sonucuna varılmıştır. İkinci çalışmada Ag2S, Cu2S ve PbS kuantum nokta yapılar kullanılmıştır. Bu kuantum nokta yapıların değişik kombinasyonları tek katlı TiO2 üzerine farklı SILAR döngülerinde biriktirilerek elektriksel ve optik özellikleri incelendi. Bant aralıkları, artan SILAR sayısı ile Cu2S kuantum noktalarla kaplı güneş hücresi için 3,48 eV den 2,85 eV ye, PbS kuantum noktalarla kaplı güneş hücresi için 3,46 eV den 2,15 eV ye düştüğü görülmüştür. TiO2 üzerine Ag2S ile birlikte PbS ve Cu2S kuantum noktalar biriktirilerek 100 mW/cm2 solar simülatör altında I-V ölçümlerinden yapılmıştır. PbS kuantum nokta yapıların Ag2S kuantum nokta yapılar ile birlikte kullanımının verimde azalmaya neden olduğu, Cu2S kuantum nokta yapıların Ag2S kuantum nokta yapılar ile birlikte kullanımın verimde önemli bir artış sağladığı sonucuna varılmıştır.