Perovskite güneş hücreleri için metal oksit alttaşların üretimi ve tasarımı

Tez çalışmasında, düzlemsel mimariye sahip perovskite güneş hücrelerinde (PGH) kullanılmak üzere optimize edilmiş indiyum kalay oksit (ITO) ve flor katkılı kalay oksit (FTO) alttaşların üretimi, karakterizasyonu ve hücre uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, ticari alttaşlara kıyasla daha üstün optoelektronik özellikler sunan metal oksit alttaşları üreterek perovskite hücrelerinin performansını artırmaktır. ITO ve FTO alttaşlar, magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak RF ve DC güç kaynaklarıyla farklı güç değerlerinde (optimum değerler sırasıyla 320 W ve 137 W) ve sistem için ideal kabul edilen ~5 x 10⁻³ Torr basınç altında üretilmiştir. Düşük basınçta plazma yoğunluğundaki kararsızlık nedeniyle bu strateji tercih edilmiştir. Üretimler, ITO için oda sıcaklığında, FTO için ise 150 °C'de gerçekleştirilmiştir. FTO üretimi sırasında yapıda oluşabilecek oksijen eksiklikleri, ortama az miktarda oksijen verilerek azaltılmaya çalışılmıştır. Üretilen ITO ve FTO kaplı camların elektriksel dirençleri ölçülmüş, ardından farklı sıcaklıklarda tavlama işlemi uygulanmıştır. Karakterizasyon sonuçları, özellikle ITO alttaşların güneş hücreleri için umut verici özellikler sergilediğini göstermiştir. ITO ve FTO alttaşlar, elektrot/c-TiO₂/perovskite/spiro-OMeTAD/Au mimarisine sahip hücrelerde elektrot olarak kullanılmış ve fotovoltaik performansları ticari ITO (Sigma-Aldrich, Kintec) ve FTO (Sigma-Aldrich) alttaşlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, proje kapsamında geliştirilen ITO filmlerin ticari ITO'ya göre daha üstün optik ve elektriksel özellikler sergilediğini ve fotovoltaik verim açısından daha yüksek sonuçlar elde edildiğini ortaya koymuştur. Akım yoğunluğu-voltaj (J-V) karakteristiklerine göre, ticari ITO kullanılan en iyi hücrede %19.9 verim elde edilirken, tez çalışması kapsamında geliştirilen ITO kullanılan hücrede %20.2 verime ulaşılmıştır. Sonuç olarak, bu tez, optimize edilmiş ITO alttaşların güneş hücrelerinde verimliliği artırma potansiyeline sahip olduğunu ve gelecekte optoelektronik aygıt teknolojisinde daha geniş uygulama alanı bulabileceğini göstermektedir.