Eu katkılı TiO2 ince filmlerinin karakterizasyonu ve ters-yüz polimer güneş piline uygulanması

Bu tez çalışmasında TiO2 yarı iletken metal oksit malzemesi ince film formunda başarılı bir şekilde üretilmiş ve Eu metali katkılanmıştır. Katkılı ve katkısız TiO2 ince filmler SEM, XRD, XPS gibi karakterizasyon yöntemleri ile karakterize edilmiş, kristal yapısı, morfolojisi, elementel bileşenleri ve optik özellikleri ortaya konmuştur. Eu katkısının yapısal ve optik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Eu katkısının üretilen ince filmlerin morfolojisi neredeyse etkilemediği fakat kristal yapısını bozduğu gözlenmiştir. Üretilen ince filmlerin anatas faza sahip TiO2 kristali olduğu ve Eu katkı oranıyla (101) pikinin daha küçük açılara doğru kaydığı gözlenmiştir. Üretilen TiO2 ince filmler ters-yüz polimer güneş hücrelerinde elektron taşıyıcı ve hole bloklayıcı katman olarak kullanılmıştır. Bunu için P3HT:PCBM aktif katmanının foto-absorber olarak kullanıldığı ITO/TiO2:Eu/P3HT:PCBM/Ag yapısına sahip güneş hücreleri üretilmiş ve karakterize edilmiştir. TiO2 ince filmler sol-jel yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Ti-n-butoxide Ti kaynağı olarak kullanılmıştır ve Eu kaynağı olarak Eu-asetat kullanılmıştır. % 0, %1, %5, % 7 ve % 10 Eu katkı oranlarına sahip TiO2:Eu ince filmler üretilmiş ve elektron taşıyıcı katman olarak kullanılmıştır. P3HT:PCBM aktif katmanı ise 1:1 oranında P3HT ve PCBM 1,2 di-klorobenzen içinde karıştırılarak hazırlanan çözelti döndürerek kaplama yöntemi ile TiO2:Eu katmanları üzerine kaplanarak hazırlanmıştır. Üretilen cihazlar100 mW/cm2 ışık gücüne altında ve AM 1.5 koşullarında yarı iletken karakterizasyon sistemi ile akım-voltaj eğrileri alınarak karakterize edilmiştir. I-V eğrileri incelendiğinde Eu katkısı arttıkça seri direncin azaldığı ve kısa devre akımının % 5 Eu katkı oranına arttığı gözlenmiştir. Eu katkısı ile TiO2 ince filmin elektron taşıyıcı katman olarak kullanıldığı ters-yüz polimer güneş hücrelerinin verimi başarılı bir şekilde iyileştirilmiştir. % 1.16 olan katkısız TiO2 ile üretilen cihazın güç dönüşüm verimliliği % 5 Eu katkı oranı ile % 2.47'ye çıkarılmıştır. Anahtar Kelimeler: Oksit malzemeler, sol-jel, yarı iletkenlerin katkılanması, fotoiletkenlik ve fotovoltaik, metal oksitlerin katkılanması.