Boya duyarlı güneş hücreleri için hidrotermal yöntem ile üretilen ZnO ve AZO nanoyapılı filmlerin elektrokimyasal ve korozyon özellikleri

Boya duyarlı güneş hücreleri düşük maliyetli üçüncü nesil güneş hücreleri grubuna ait ince film temelli aygıtlardır. Bu aygıtlarda fotoanot malzemesi boyayı destekleme, foton soğurma ve elektron taşınımı süreçlerinde özel bir öneme sahiptir. Birçok teknolojik uygulamada yaygın kullanım potansiyeli olan ZnO nanoçubuk dizileri fotoanot olarak dikkat çekici malzemelerdir. Ancak ZnO temelli boya duyarlı güneş hücrelerinin performanslarını artırmak için ZnO nanoçubuk dizilerinin kontrollü olarak büyütülmesi ve özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışmasında amacımız hidrotermal öncül çözeltilerin hazırlanmasında hekzametilentetramin ve hekzametilentetramin-hekzametilendiamin ligant karışımı kullanarak özgün katkısız ve sabit oranda Al katkılı ZnO nanoçubuk dizilerini kontrollü nanoyapı üretme imkânı sağlayan hidrotermal yöntem ile büyütmek ve fotoanot olarak kullanım potansiyellerini araştırmaktır. Tez kapsamında katkısız ve Al-katkılı ZnO nanoçubuk dizilerinin üretimi iki aşamalı bir süreçle gerçekleştirilmiştir. Öncelikle FTO alttaşlar üzerine aynı üretim parametrelerinde sol-jel döndürerek kaplama tekniği ile ZnO tohum tabakaları üretilmiş ve ardından üzerlerine hidrotermal yöntem ile nanoyapılı filmler büyütülmüştür. Ayrıca, katkısız ve Al-katkılı ZnO nanoçubuk dizilerinin özellikleri literatürden farklı olarak hekzametilentetramin-hekzametilendiamin ligant karışımı kullanılarak da modifiye edilmiştir. Tüm nanoyapılı filmlerin fotoanot olarak kullanım potansiyellerini araştırmak için standart analizleri (XRD, UV/Vis Spektrofotometri, AFM, FESEM-EDS) yapılmış ve N719 boya yüklenme kapasiteleri, korozyon dirençleri, yük transfer kinetikleri ve difüzyon mekanizmaları ileri analiz teknikleri (Elektrokimyasal empedans spektroskopisi, korozyon ve boya yükleme testleri) kullanılarak incelenmiştir. Tüm analizler değerlendirilerek, hidrotermal öncül çözeltilerin hazırlanmasında kullanılan ligantların ve Al katkı elementinin, aynı özelliklere sahip ZnO tohum tabakaları üzerine büyütülen ZnO nanoçubuk dizilerinin yapısal, optik, yüzey ve elektrokimyasal özellikleri yanında korozyon direnci ve boya yükleme kapasiteri üzerinde güçlü bir etki yarattığı saptanmıştır. Ayrıca katkısız ZnO nanoyapılı filmlerin fotoanot olarak kullanım potansiyellerini sınırlayan faktörlerin, sabit oranda Al elementi katkılanarak ve/veya hekzametilentetramin-hekzametilendiamin ligant karışımı kullanılarak minimize edilebileceği sonucuna varılmıştır.aktır