Katkılı Ve Katkısız Grafen Sentezi Ve Günes Hücresi Uygulamaları
Küçük Resim Yok
Tarih
2020
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Karbonun bir formu olan grafen yüksek elektrik ve ısı iletkenligi, yüksek ısık geçirgenligi, yüksek yüzey alanı, esneklik ve dayanıklılık gibi özellikler ile öne çıkarken, yüksek tabaka direnci ve sıfır band aralıgı gibi özelliklerle dezavantajlı hale gelmektedir. Grafendeki bu handikapların giderilmesi ve kullanım alanlarının yaygınlastırılması amacıyla katkılama (doping) gerçeklestirilerek grafenin elektronik ve optik özellikleri kontrol edilebilmektedir. Bu anlamda yürütülen bu projenin temel amacı katkısız ve katkılı grafen filmlerin sentezlenerek silisyum tabanlı günes hücrelerine uygulanabilirligini ve performanslarını belirlemektir. Proje kapsamında katkısız ve katkılı grafen filmlerin sentezi bakır folyo üzerinde kimyasal buhar depolama (CVD) teknigi kullanılarak gerçeklestirilmistir. Kalıcı katkılama elde etmek için katkılama grafen sentezi sırasında gerçeklestirilmistir. Katkıcılar belirlenirken katkı atomlarının atomik yarıçapları karbona yakın olan ve karbonla bag yapabilen nitrojen ve bor tercih edilmistir. Bu kapsamda katkılama amacıyla nitrojen kaynagı olarak gaz formda amonyak ve nitrojen ve sıvı formda piridin; bor kaynagı olarak gaz formda diboran, sıvı formda fenilboronik asit ve katı formda trietilbor kullanılmıstır. Katkıcı miktarı ve sentez süresinin optimizasyonu ile homojen ve genis alanda katkılı grafen filmler sentezlenmistir. Bu sekilde üretilen katkısız ve katkılı grafen filmler hetero-eklem günes hücrelerine uygulanmıstır. Es zamanlı olarak günes hücrelerinde saydam iletken elektrot olarak kullanılan indiyum kalay oksitin (ITO) film kalınlıgı optimize edilmistir. Hücre üretimi kapsamında öncelikli olarak silisyum tabanlı p-n yapısı olusturulmus ve daha sonra ITO üzerine kaplanan grafen filmlerle olusturulan hibrit saydam iletken elektrot yapısı p-n yapısında kullanılarak günes hücresinin üretimi tamamlanmıstır. Bu kapsamda grafensiz, katkısız grafen, nitrojen katkılı grafen ve bor katkılı grafen filmlerin kullanıldıgı günes hücreleri üretilerek performansları ve verimlilikleri belirlenmistir. Grafen kullanılan günes hücrelerinin kullanılmayan hücrelere göre daha yüksek verime sahip oldukları belirlenmistir. Ayrıca, katkılı grafen kullanılan hücrelerin de katkısız grafen kullanılan hücrelerden daha verimli oldugu tespit edilmistir. Bununla birlikte verimlilik artısının oransal olarak en yüksek oldugu hücrenin nitrojen katkılı grafenin kullanıldıgı hücre oldugu bulunmustur. Proje kapsamında gerçeklestirilen çalısmalarla grafen handikaplarının minimize edilmesi sonucunda opto-elektronik uygulamalarda kullanımının yaygınlastırılmasına, hibrit saydam elektrotların gelistirilmesine ve böylelikle günes hücresi üretiminde daha az malzeme kullanımı ve/veya aynı miktarda malzeme kullanımı ile daha verimli hücre üretiminin saglanmasına katkıda bulunulmustur.
Açıklama
01.11.2020
Anahtar Kelimeler
Nanobilim ve Nanoteknoloji, Kimya, Uygulamalı, Enerji ve Yakıtlar, Kimya, Tıbbi, Mühendislik, Kimya, Grafen, katkılama, CVD, katkılı grafen, günes hücresi, ITO
