ZnO nanoyapılı elektrotlar kullanarak boya duyarlı güneş hücrelerinin geliştirilmesi

Işığı, elektrik ya da kimyasal yakıta dönüştürme fikri yüzyıllardır insanoğlunu kendine çekmiştir. Fotovoltaik bilimi ve teknolojisi güneş enerjisinin elektrik gücüne dönüştürülmesi üzerine uzun yıllardır çalışmalar yapmakta ve oldukça büyük ilerlemeler katedilmektedir. Boya duyarlı güneş hücreleri, yeni nesil güneş hücrelerinin önde gelen bir üyesi olup güneş ışığından elektrik elde etmek amacıyla organik boya kullanılan hücrelerdir. Bu doktora tez çalışmasında; boya duyarlı güneş hücrelerinde fotoelektrot olarak kullanmak amacıyla nanopartikül, nanorod ve nanotoz içeren nanoyapılı çinko oksit (ZnO) kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. ZnO nanoyapılı kaplamalar, sol-jel, hidrotermal büyütme ve homojen çöktürme metodlarından oluşan solüsyon esaslı üç farklı üretim yöntemi ile elde edilmiştir. Üretim metodlarının ve parametrelerinin, kaplamaların fiziksel, optik ve fotovoltaik özellikleri üzerine etkilerini araştırmak amacıyla kapsamlı ve sistematik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. ZnO kaplamaların yapısal ve kristalografik özellikleri farklı karakterizasyon teknikleri ile incelenmiştir. Üretilen tüm kaplamaların çok kristalli yapıda olduğu ve ZnO vürtzit yapısının karakteristik piklerini ihtiva ettikleri belirlenmiştir. Karakterizasyon prosesi sonrası ZnO-esaslı boya duyarlı güneş hücrelerinin fotovoltaik performansları ölçülmüştür. Üretim yöntem ve parametrelerinin ZnO nanoyapıların özelliklerine ve dolayısıyla ZnO esaslı boya duyarlı güneş hücrelerinin performansını doğrudan etkilediği belirlenmiştir.. Hücre performansını etkileyen birçok parametrenin yanında solüsyon konsantrasyonunun artmasıyla artan tane boyutu etkin olmayan boya adborpsiyonu sebebiyle hücre performans değerlerinin düşük elde edilmesine yol açmaktadır. 0,5 molariteye sahip solüsyon kullanılarak üretilen kıvrımlı ağ morfolojisine sahip ince film kaplama esaslı boya duyarlı güneş hücresinin diğer kaplamalar ile üretilen hücreler arasında en yüksek enerji çevrim verimi sağladığı belirlenmiştir.