TiO2 yüzeyine Sn, Ca, Mg ve Al atomlarının eklenmesi ile oluşturulan kristal yapıların boya duyarlı güneş hücrelerine uygunluklarının yoğunluk fonksiyon teorisi kullanılarak incelenmesi

Fosil yakıtların çevreye zarar vermesi ve rezervlerinin tükeniyor olması alternatif enerji kaynaklarına yönelimi gerektirmektedir. Bu alternatif enerji kaynaklarından en önemlisi olan güneş enerjisinden yeterince faydalanılamamaktadır. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren sistemler fotovoltaik sistemlerdir. Fotovoltaik sistemlerden enerji elde edilmesinde karşılaşılan en büyük problem enerji verimliliği düşüklüğü ve maaliyetin yüksek olmasıdır. Bu nedenle bu çalışmada, yeni nesil güneş hücresi olan boya duyarlı güneş hücrelerine farklı atomlar ekleyerek oluşturulan kristal yapıların boya duyarlı güneş hücrelerine uygunluğu incelenmiştir. Quantum espresso simülasyon programı kullanılarak Sn, Ca, Mg ve Al elementleri TiO2 tabanına eklenmiştir. TiO2 tabanına eklenen bu elementlerin oluşturdukları kristal yapıların (TiO2Sn, TiO2Ca, TiO2Mg ve TiO2Al) atomik yapıları, toplam enerjisi, bant aralıkları ve durum yoğunlukları incelenmiştir. Daha sonra TiO2 tabanına ikişer tane Sn, Ca, Mg ve Al elementleri eklenelerek oluşturulan kristal yapıların (TiO2Sn2, TiO2Ca2, TiO2Mg2 ve TiO2Al2) benzer özellikleri tekrar incelenmiştir. TiO2 tabanına önce bir atom daha sonra iki atom eklenmesinin sebebi kristal yapıların özelliklerinin değişip değişmeyeceğini gözlemlemektir. Sonuç olarak kristal yapıların verileri analiz edilerek bu yapıların güneş hücreleri uygulamaları için uygun olup olmadıkları detaylı bir şekilde tartışılmıştır.