Kompozit formda monodispers gözenekli mikrokürelerin sentezi ve boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanımı

Bu yüksek lisans tez çalışmasında, kompozit formda metal oksit bazlı eş boyutlu ve gözenekli mikrokürelerin sentezi için çok basamaklı hidroliz-kondenzasyon yöntemi geliştirilmiş ve bu mikrokürelerin boya duyarlı güneş hücrelerinde elektron transfer ortamı olarak kullanımıyla hücrelerin verim davranışları incelenmiştir. Eş boyutlu ve gözenekli silisyum dioksit (SiO2), titanyum dioksit (TiO2) ve seryum dioksit (CeO2) partiküllerinin ardından metal kompozitler olarak; titanyum dioksit katkılanmış silisyum dioksit (TiO2@SiO2), seryum dioksit katkılanmış silisyum dioksit (CeO2@SiO2), seryum dioksit katkılanmış titanyum dioksit (CeO2@TiO2) mikrokürelerinin farklı katkılama oranları ile sentezi yapılmıştır. Bu mikroküreler boya duyarlı güneş hücrelerinin anot olarak davranış gösteren çalışan elektrotuna bir tabaka halinde ayrı ayrı sürülerek yarı-iletken bir katman oluşturulmuştur. Bu mikrokürelerin yanında, sentezlenen TiO2 ve CeO2 mikroküreler ayrı ayrı TiO2 nanoküreler ile farklı oranlarda karıştırılarak güneş hücrelerinde yarı-iletken olarak kullanılmıştır. Güneş hücresindeki akımın oluşmasında elektron sağlayıcı Rutenyum bazlı N-719 boya ve elektrolit olarak Tri-iyodür/İyodür (I-3 / I-) redoks çifti kullanılmıştır. Yapılan performans ölçümlerinde enerji dönüşüm verimleri, TiO2 için 1.06, CeO2 için 0.025, TiO2@SiO2 'nin sırasıyla tek ve çift yüklemeleri için 0.023 ve 0.043 olarak ölçülmüştür. CeO2@SiO2 'nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.015, 0.064, 0.031, CeO2@TiO2 'nin düşük miktarlardaki katkılamalarından yükseğe doğru 0.017, 0.2 ve 0.01 değerleri elde edişllmiştir. Öte yandan, ikinci bir deney seti olarak, TiO2 ve CeO2 mikroküreler farklı ağırlık yüzdelerinde ayrı ayrı TiO2 nanokürelere eklenerek boya duyarlı güneş hücrelerine yarı-iletken tabaka olarak uygulanmış ve verim değerleri karşılaştırılmıştır. TiO2 mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10, %20, %50 oranlarında TiO2 nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri sırasıyla; 0.044, 0.019, 0.150, 0.610 ve 0.60 olarak ortaya çıkmıştır. CeO2 mikrokürelerinin ağırlıkça (w/w) %1, %5, %10, %20, %50 oranlarında TiO2 nanopartiküllerine eklenmesi sonucu enerji çevrim verimleri sırasıyla; 0.130, 0.10, 0.017, 0.005 ve 0.037 olarak bulunmuştur. Sentezlenmiş eş boyutlu, ve gözenekli TiO2 ve SiO2 metal kompozitleri ile gözenekli CeO2 mikroküreler literatürde ilk kez boya duyarlı güneş hücrelerinde kullanılmıştır. Ayrıca, ağırlıkça farklı oranlarda TiO2 ve CeO2 mikrokürelerinin TiO2 nanokürelere eklenmesi ile oluşturulan karışımlar güneş hücrelerinde kullanılması çalışmanın literatüre diğer bir katkısıdır.