Fotoelektrokemik güneş hücrelerindeki kolojenid nanopartikle ve cesıum lead bromid perovskit sensitiz 3D-ZNO nanostructure'in hazırlayan etkili fotoelektrod uygulamaları

Bu tezde, kimyasal banyo biriktirme (CBD) yöntemi kullanılarak flor katkılı kalay oksit (FTO) kaplı cam üzerine çiçek ve denizkestanesi benzeri üç boyutlu (3D) morfolojileri olan çinko oksit (ZnO) tabakaları büyütülmüştür. Daha sonra 3D-ZnO üzerine aynı yöntemle nanoyapılı kadmiyum sülfür (CdS) ve kadmiyum selenür (CdSe) tabakası büyütülmüştür. CdS ve CdSe kalkojen yapılara ek olarak, hazırlanan tezde ZnO nanoyapıların kurşun bromür perovskit (CsPbBr3) ile heteroeklemlerinin oluşturulması üzerine çalışılmıştır. Tüm bu heteroeklem yapılar, fotoelektrokimyasal güneş pillerinde fotoaktif elektrot olarak kullanılmıştır. Tez kapsamında CdSe ve CdS katmanlarını optimize etmek için ZnO / CdSe ve ZnO / CdS / CdSe yapısı 200 ° C'de 2 saat termal tavlama işlemine tabi tutularak performanslarının arttığı saptanmıştır. Üretilen tüm yapılar X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), x-ışını kırınım spektroskopisi (XRD), Uv-vis ve fotoluminesans (PL) spektroskopileri, kullanılarak analiz edilmiştir. Bunlara ek olarak üretilen morfolojiler ve kompozisyonları taramalı elektron mikroskopisi (SEM), geçirimli elektron mikroskopisi (TEM) ve enerji dağıtıcı X-ışını (EDX) ile analiz edilmiştir. İncefilmlerin başarı ile büyütüldüğü bu analizler sonucunda kanıtlanmış ve elde edilen buğuların literatüre paralel olduğu görülmüştür. Son olarak sentezlenen yapılar fotoelektrokimyasal güneş pili su ayırma sisteminde fotoanot olarak kullanılmıştır. Bu sistemin ana amacı güneş ışığını kullanarak suyun elektroliz edilmesi ve hidrojen üretilmesidir. Çıplak ZnO ve ZnO-CdS-CdSe elektrotlarının dış kuantum verimliliği (IPCE) sırasıyla %12 ve %51 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, ZnO-CsPbBr3 fotoelektrotların maksimum IPCE'si yaklaşık % 37 olduğu saptanmıştır. Bu veriler, çalışmamızda hazırlanan heteroeklem bazlı elektrotların, güneş enerjisi kullanılarak su ayrıştırılması sistemlerinde kullanmaları için çok ümit verici olduğunu göstermiştir.