Perovskite güneş hücrelerinde elektron taşıma malzemeleri yapısının ve kompozisyonun SCAPS-1D simülasyon perspektifinden incelenmesi

Güneş pili endüstrisi, çevre dostu ve düşük maliyetli elektrik üretim süreçleri nedeniyle, yenilenemeyen enerji kaynaklarının özellikle fosil yakıtların yerine, kullanımı her geçen gün artmaktadır. Bugün kullandığımız ve neredeyse %70'ine yakın enerji sağladığımız fosil yakıtlar her geçen gün tükenmekte, çevreye ve atmosfere ciddi sorunlar yaşatmaktadır. Nükleer santraller, kömür ve diğer geleneksel kaynaklar kullanılırken, atmosfer tabakası üzerindeki zararlı gazlar ve seraların etkisi küresel iklim değişikliğine yol açmaktadır. Bu sorunlar canlılar üzerinde farklı hastalıklara ve diğer doğa olaylarına neden olmaktadır. Son yıllarda, çevresel etkileri azaltmak amacıyla, güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasını önermiştir. Bu nedenle, yenilenebilir kaynaklardan enerji üretimi nedeniyle güneş pillerinin kullanılması düşünülmüştür. Perovskit güneş pilleri, benzersiz özellikleri nedeniyle son yıllarda araştırmacılar tarafından fark edilen en verimli güneş pilleri arasındadır. Bu nedenle bu tez çalışmasında bu hücreler araştırılmaya çalışılmış ve simülasyon aşaması yardımıyla bu hücrelerin performansları ölçülmüş ve tahmin edilmiştir. Aynı zamanda bilinen farklı güneş pilleri arasındaki perovskit güneş pilleri ile yapılan araştırmalarda yüksek performansları ve düşük üretim maliyetleri sebebiyle hızlı bir büyüme yaşanmıştır. Perovskit güneş pilleri tipik olarak; emici, taşıyıcı katmanlar ve elektrotlar gibi bazı ana katmanlardan oluşur. Perovskit tabakası tarafından emilen ışık, electron ve boşlukların oluşumuna yol açar. Bu yük taşıyıcıları daha sonra elektron ve boşluk taşıma katmanları ile elektrotlara taşınır. Hücre yapısındaki küçük moleküller, polimerik ve inorganik HTL'ler gibi çeşitli HTL türleri vardır. Ayrıca bu farklı seçenekler, tek yapılı, tandem ve kompozit gibi çeşitli konfigürasyonlarda olabilir. Bu çalışmada, üç yaygın HTL tipi, Spiro- OMeTAD, P3HT ve Cu2O oluşturulmuş, bunların farklı kompozit, tandem ve tek formlardaki hücre performansı üzerindeki etkileri araştırılmış olup sonuçları karşılaştırılmıştır. Bu tip hücreler, her katman için çeşitli farklı malzemelere sahip farklı aktif katmanlar içerir, bu da perovskit güneş pillerinin farklı polimerik ve polimerik olmayan yapılarının oluşturulmasına izin verir. Bu hücrelerin araştırılması iki aşamada gerçekleştirilebilir: Simülasyon veya Deneysel. Perovskit güneş pillerinin yapılarında farklı polimerlerin rolüne odaklanan bu çalışmada, SCAPS-1D simülasyon programını kullanılarak bu güneş pillerinin performansı elde edilmiştir.