Doğal boyayla duyarlılaştırılmış güneş pili üretimi ve yapının sensör karakteristiklerinin belirlenmesi

Bu tez çalışmasında boyayla duyarlılaştırılmış fotoaktif kimyasal dönüşüm hücrelerinin güneş pili özellikleri ve ışık dedektör özellikleri incelenmiştir. Boyayla duyarlılaştırılmış güneş pili (DSSC) yapıları aynı cins fakat farklı tür Pelargonium Grandiflorum ve Pelargonium Hortorum bitkilerinin doğal boyaları kullanılarak üretilmiştir. Doğal boyalarla üretilen DSSC yapıları güneş pili araştırmalarında yakın tarihli bir geçmişe sahiptir ve çevreci malzemelerle güneş pili üretimini hedeflemektedir. Aynı cins fakat farklı türde bitkilerin seçilme nedeni bitki içeriklerinin GC-MS analiziyle mukayese edilebilir sonuçlar vermesi ve doğal boya içerisinde güneş pili verimine etki eden bileşenleri saptayabilmektedir. Yapılan GC-MS analizleri ve güneş pili verimlilikleri dikkate alındığında, GC-MS analizleri sonucu ortaya çıkan galik asitin verim arttırıcı bir madde olduğu saptanmıştır. Tek diyot ve çift diyot modeliyle güneş pili karakteristikleri incelendiğinde galik asitin özellikle fotoaktif tabakadaki seri direnci önemli ölçüde azalttığı, sızıntı akımı iyileştirdiği, 1'e daha yakın idealite değerlerine sahip DSSC üretimine neden olduğu, tüm bu parametrelerin de güneş pili verimini olumlu yönde geliştirdiği gözlenmiştir. Boyayla duyarlılaştırılmış yapıların bir fotodedektör olarak kullanımı yine bu tezde yapılan deneysel araştırmalarla incelenmiştir. Fotodedektör incelemeleri ticari olarak satılan tek-kristal Si (Newport 818-R) fotodedektörle mukayeseli olarak yapılmıştır. 34-2.3 W/m2 aralığında nötral yoğunluk filtreleri yardımıyla fototepki ölçümleri yapıldığında DSSC fotodedektörün yüksek kalite c-Si fotodedektöre oranla ortalama 10 kat daha fazla çıkış gücü ve daha yüksek dolum faktörü sağladığı, özellikle düşük ışık şiddetleri için DSSC fotodedektörün üstün özelliklere sahip olduğu gözlenmiştir. Üretilen fotodedektörlerin sıcaklık kararlılıkları ayrıca 298-373 oK aralığında incelenmiştir. Fotodedektörlerde incelenen önemli parametrelerden biri de tepki süresidir. Doğal boya kullanılarak üretilmiş DSSC'lerin tepki süreleri geçici fotoakım ve fotovoltaj yöntemleriyle incelenmiş, DSSC fotodedektörlerin aslen ışıkla etkileştiği ilk birkaç nanosaniye içerisinde bir atım gerçekleştirdiği ancak üretilen atımı ~ 0.1 s civarında sürekli bir akıma (d.c.) dönüştürebildiği gözlenmiştir. Nanosaniye mertebesinde atımın algılanması sonrası 0.1 s mertebesindeki d.c. akım üretimindeki gecikme fotokimyasal hücredeki redoks tepkimelerinin, katalitik aktivite işlemlerinin ve bu esnada sıvı elektrolit içerisinde elektron taşınma hızının toplam sürelerine atfedilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güneş Pili, Fotodedektör, Tek Diyot Modeli, Çift Diyot Modeli.