Yeni nesil inorganik nanoparçacıkların sentezi ve boşluk taşıyıcı tabakası olarak perovskit güneş hücreleri uygulamaları

Son yıllarda fotovoltaik teknolojisinde önemli bir yer edinen perovskit güneş hücreleri (PGH), %23'ün üzerindeki verim değerleri ile ticarileşme yolundaki en önemli engellerden birini aşmış durumdadır. Ancak, yüksek verimli hücrelerde boşluk transfer tabakası (HTL) olarak kullanılan organik tabanlı spiro-OMeTAD'ın yüksek maliyeti ve içerdiği higroskopik katkılar sebebiyle uzun-dönem hücre kararlılığına olumsuz etkileri bu hücre türünün ticarileşme potansiyelini sınırlayan temel etkenlerdir. Bu çalışmada, spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında çok daha ucuza elde edilebilme imkanı sunan ve katkı içermemesi sebebiyle aygıt kararlılığı üzerine olumsuz etkileri bulunmayan inorganik CuCrO2 (CCO) ve CuFeO2 (CFO) malzemelerinin HTL olarak n-i-p konfigürasyonlu PGH'lerine entegrasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal yöntem ile üretilen HTL malzemelerinin spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında; iyi boşluk mobilitesi sunduğu ve hem perovskit hem de metal üst elektrot ile uyumlu enerji seviyelerine sahip olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda hücre verimleri ihmal edilebilir histeresis ile CCO için %16.7 (16.04 ± 0.40) ve CFO için %15.5 (15.12 ± 0.28) olarak elde edilmiştir. %19.4 (18.87 ± 0.34) verim sunan spiro-OMeTAD tabanlı hücre ile kıyaslandığında kısmen düşük olan bu değerler, arayüzeylerde meydana gelen olası rekombinasyon olaylarına ve akım kaçaklarına atfedilmiştir. Ancak, hem nem miktarına bağlı raf-ömrü (60 gün) hem de operasyonel kararlılık (500 saat) ölçümlerinden inorganik HTL tabanlı hücrelerin başarılı bir duruş sergilediği tespit edilmiştir. Tahmini maliyet analizlerinin de rapor edildiği çalışmada, yüksek verim/maliyet oranı ve uzun dönem kararlılıkları ile inorganik HTL malzemelerinin PGH'lerinin ticarileşme potansiyelinin pratiğe dönüşmesi açısından iyi bir alternatif olduğu söylenebilir.