Boya Duyarlaştırıcılı Güneş Gözeleri (BDGG)'nin üretiminde kullanılacak fotoanotların iletkenliğinin yüksek olması istenir. Bu tezde fotoanotların iletkenliğini arttırmak için NbCl5 ve Nb(OEt)5 gibi iki farklı başlangıç malzemesi kullanılarak Titanyum dioksit (TiO2) kristal örgüsüne Niyobiyum (Nb) katkılanmıştır. Nb katkılanan TiO2 (Nb:TiO2) ve mezoporoz TiO2 (mp-TiO2) nano malzemeler sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. NbCl5 ve Nb(OEt)5'den sentezlenen Nb:TiO2 nano malzemeler Mor Ötesi - Görünür Bölge Spektroskopisi (UV-Vis), Döngüsel Voltametri (CV), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Taramalı Elektron Mikroskobu - Enerji Dağılımlı XIşını (SEM-EDX), X-Işın Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve X-Işın Kırınımı (XRD) ile karakterizasyon edildi. Elde edilen karakterizasyon sonuçlarında farklılıklar ve benzerlikler gözlenmiştir. mp-TiO2 ve Nb:TiO2 fotoanotlar Z907 ile duyarlaştırıldıktan sonra BDGG üretilmiştir. BDGG'nin akım-gerilim (I-V) karakteristiğine göre fotovoltaik performans değerleri incelenmiş ve optimum Nb katkılamaya kadar Isc değerlerinde artma gözlenmiştir. Gelen fotonun akıma dönüşüm verimi (%IPCE), monokromatik ışık altında DC modda hesaplanmıştır. TiO2/boya/elektrolit arayüzeyindeki empedans (Z'2) direncini incelemek için karanlıkta ve BDGG'in Voc değerinde Elektrokimyasal Empedans Spektroskopi (EIS) analizi yapıldı. EIS'nin sonuçlarında, Nb katkılama miktarı arttırıldığı zaman Z'2 artmıştır. Düşük Nb katkılama spektrumun kırmızıya kayması yüzünden optik band boşluk enerjisini (EOBB) daraltırken, yüksek Nb katkılama Burstein-Moss etkisi (maviye kayma) yüzünden EOBB'yi genişletir. EOBB, Z'2 Anahtar Kelimeler: BDGG, Burstein-Moss etkisi (maviye kayma), İletkenlik, Kırmızıya kayma, LUMO, Rekombinasyon, Sol-jel
The conductivity of photoanodes, which is to be used in fabrication of DSSCs, is requested to be high. In this thesis, to increase the conductivity of photoanodes was doped with Nb into crystal lattice of Titanium dioxide (TiO2) by using two diffirence precursors such as NbCl5 and Nb(OEt)5. Nb doped TiO2 (Nb:TiO2) and mesoporous TiO2 (mp-TiO2) nanomaterials were synthesized via sol-gel method. Nb:TiO2 nano materials synthesized from NbCl5 ve Nb(OEt)5 were characterized by Ultraviole-Visible (UV-Vis) Region Spectroscopy, Cyclic Voltammetry (CV), Atomic Force Microscopy (AFM), Scannig Electron Microscopy - Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) ve X-Ray Diffraction (XRD). In the characterization results, differences and similarities were observed. DSSCs were fabricated after mp-TiO2 ve Nb:TiO2 photoanodes were sensitized with Z907. According to current-voltage (I-V) characteristic of DSSCs photovoltaic performans values were examined and optimum Nb doped up was observed increasing at Isc values. Incident photon-to-current efficiency (%IPCE) of DSSCs was calculated under monochromatic light at DC mode. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) analyse was done to investigate recombination resistance (Z'2) at interface TiO2/dye/electrolyte at dark and Voc value of DSSCs. In results of EIS, Z'2 increased when Nb doping amount was increased. While low Nb doping narrows the optic band gap (EOBB) due to red shift of spectrum, high Nb doping enlarges EOBB due to Burstein-Moss effect (blue shift). It's found that there has been a good correlation between interconnection EOBB, Z'2 and Isc values. Keywords: DSSCs, Burstein-Moss effect (Blue shift), Conductivity, Red shift, LUMO, Recombination, Sol-Gel.
Tez (Doktora) - Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, 2015.
Kaynakça var.
Boya Duyarlaştırıcılı Güneş Gözeleri (BDGG)'nin üretiminde kullanılacak fotoanotların iletkenliğinin yüksek olması istenir. Bu tezde fotoanotların iletkenliğini arttırmak için NbCl5 ve Nb(OEt)5 gibi iki farklı başlangıç malzemesi kullanılarak Titanyum dioksit (TiO2) kristal örgüsüne Niyobiyum (Nb) katkılanmıştır. Nb katkılanan TiO2 (Nb:TiO2) ve mezoporoz TiO2 (mp-TiO2) nano malzemeler sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. NbCl5 ve Nb(OEt)5'den sentezlenen Nb:TiO2 nano malzemeler Mor Ötesi - Görünür Bölge Spektroskopisi (UV-Vis), Döngüsel Voltametri (CV), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), Taramalı Elektron Mikroskobu - Enerji Dağılımlı XIşını (SEM-EDX), X-Işın Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve X-Işın Kırınımı (XRD) ile karakterizasyon edildi. Elde edilen karakterizasyon sonuçlarında farklılıklar ve benzerlikler gözlenmiştir. mp-TiO2 ve Nb:TiO2 fotoanotlar Z907 ile duyarlaştırıldıktan sonra BDGG üretilmiştir. BDGG'nin akım-gerilim (I-V) karakteristiğine göre fotovoltaik performans değerleri incelenmiş ve optimum Nb katkılamaya kadar Isc değerlerinde artma gözlenmiştir. Gelen fotonun akıma dönüşüm verimi (%IPCE), monokromatik ışık altında DC modda hesaplanmıştır. TiO2/boya/elektrolit arayüzeyindeki empedans (Z'2) direncini incelemek için karanlıkta ve BDGG'in Voc değerinde Elektrokimyasal Empedans Spektroskopi (EIS) analizi yapıldı. EIS'nin sonuçlarında, Nb katkılama miktarı arttırıldığı zaman Z'2 artmıştır. Düşük Nb katkılama spektrumun kırmızıya kayması yüzünden optik band boşluk enerjisini (EOBB) daraltırken, yüksek Nb katkılama Burstein-Moss etkisi (maviye kayma) yüzünden EOBB'yi genişletir. EOBB, Z'2 Anahtar Kelimeler: BDGG, Burstein-Moss etkisi (maviye kayma), İletkenlik, Kırmızıya kayma, LUMO, Rekombinasyon, Sol-jel
The conductivity of photoanodes, which is to be used in fabrication of DSSCs, is requested to be high. In this thesis, to increase the conductivity of photoanodes was doped with Nb into crystal lattice of Titanium dioxide (TiO2) by using two diffirence precursors such as NbCl5 and Nb(OEt)5. Nb doped TiO2 (Nb:TiO2) and mesoporous TiO2 (mp-TiO2) nanomaterials were synthesized via sol-gel method. Nb:TiO2 nano materials synthesized from NbCl5 ve Nb(OEt)5 were characterized by Ultraviole-Visible (UV-Vis) Region Spectroscopy, Cyclic Voltammetry (CV), Atomic Force Microscopy (AFM), Scannig Electron Microscopy - Energy Dispersive X-Ray (SEM-EDX), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) ve X-Ray Diffraction (XRD). In the characterization results, differences and similarities were observed. DSSCs were fabricated after mp-TiO2 ve Nb:TiO2 photoanodes were sensitized with Z907. According to current-voltage (I-V) characteristic of DSSCs photovoltaic performans values were examined and optimum Nb doped up was observed increasing at Isc values. Incident photon-to-current efficiency (%IPCE) of DSSCs was calculated under monochromatic light at DC mode. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) analyse was done to investigate recombination resistance (Z'2) at interface TiO2/dye/electrolyte at dark and Voc value of DSSCs. In results of EIS, Z'2 increased when Nb doping amount was increased. While low Nb doping narrows the optic band gap (EOBB) due to red shift of spectrum, high Nb doping enlarges EOBB due to Burstein-Moss effect (blue shift). It's found that there has been a good correlation between interconnection EOBB, Z'2 and Isc values. Keywords: DSSCs, Burstein-Moss effect (Blue shift), Conductivity, Red shift, LUMO, Recombination, Sol-Gel.