Sol-Jel Yöntemiyle Hazırlanan TiO2 Filmlerin Optik ve Elektrokromik Özellikleri

Year 2016, Volume: 28 Issue: 2, 81 - 88, 18.07.2016

İdris Sorar , Hasan Sarıgül

https://doi.org/10.7240/mufbed.14319

Cited By: 1

Abstract

 

Bu çalışmada sol-jel kaplama yöntemi kullanılarak Corning cam ve ITO altlıklar üstüne titanyum dioksit (TiO₂) filmleri kaplanmıştır. Kaplama işlemi için oluşturulan çözelti uygun miktarda titanyum (IV) n-bütoksit, asetik asit ve etanol içermektedir. Filmlerin taşıyıcılar üstüne kaplanmasında 2000 devir/dakika hızında döndürerek kaplama yöntemi kullanılmıştır. Filmler çeşitli sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutulmuş ve analiz edilmişlerdir.

Filmlerin yapısal analizi X-ışınları kırınımı kullanılarak yapılmıştır. 1, 3 ve 5 katlı olarak Corning cam üzerine hazırlanıp 120 ^oC ve 500 ^oC’ de ısıl işleme tabi tutulan TiO₂ filmlerin amorf yapıda olduğu belirlenmiştir. Amorf TiO₂ filmlerin yasak enerji aralığının 3,78 eV ile 4,04 eV arasında değiştiği hesaplanmıştır. Diğer taraftan 7 katlı olarak hazırlanan ve 500 ^oC’ de ısıl işleme tabi tutulan filmin ise anataz kristal yapısında olduğu bulunmuştur. Bu filmlerin yasak enerji aralığı 3,82 eV olarak bulunmuştur.  Optik ölçümlerde filmlerin yüksek geçirgenliğe sahip olduğu görülmüştür. Elektrokimyasal ölçümler için 1 M KOH elektroliti, karşıt elektrot olarak platin tel, referans elektrot olarak Ag/AgCl elektrot ve çalışma elektrotu olarak kaplanan TiO₂ filmler kullanılmıştır.  Filmler katodik elektrokromik renklenme göstermiştir.

Keywords

TiO2, sol-jel; elektrokromik özellikler; optik özellikler

References

• Granqvist, C.G. (1995). Handbook of inorganic electrochromic materials, Elsevier, Amsterdam, The Netherlands
• Granqvist, C.G. (2000). Electrochromic tungsten oxide films: Review of progress 1993–1998, Solar Energy Materials and Solar Cells., 60, 201–262. [3] Superamerica,
• http://auto.ferrari.com/en_US/sports-cars
• models/pastmodels/superamerica/(Erişim tarihi: Mayıs 2016)
• Electrochromic windows, http://www.commercialwindows. org/ electrochromic.php (Erişim tarihi: Mayıs 2016)
• Lampert, C.M. (1998). Smart switchable glazing for solar energy and daylight control. Sol. Energy. Mat. Sol.Cells, 52, 207.
• Ma, C. , Taya, M., Xu, C.Y. (2008). Smart sunglasses based on electrochromic polymers. Polym. Eng. Sci., 48, 2224. [7] Leftheriotis, G., Syrrokastas, G., Yianoulis, P. (2010). Development of photoelectrochromic devices for dynamic solar control in buildings. Sol. Energy Mat. Sol. C., 94, 2313
• Dinh, N.N., Oanh, N.Th.T., Long, P.D., Bernard, M.C., Hugot-Le Goff, A. (2003). Electrochromic properties of TiO2 anatase thin films prepared by a dipping sol–gel method. Thin Solid Films, 423,70[9]
• Tatsuo, N., Osamu, T., (2010). Optical and electrochemical properties of all-solid-state transmittance-type electrochromic devices. Thin Solid Films, 518,1727
• Karunagaran, B., Cchung, S.J., Suh, E.K., Mangalara, J. (2005). Dielectric and transport properties of magnetron sputtered titanium dioxide thin films. Physica, B, 369, 129-134.
• Leprince-Whang, Y., Yu-Zhang, K. (2001). Study of the growth morphology of TiO2 thin films by AFM and TEM. Surf. and Coat. Tech., 140, 155-160.
• Walid, A.D., John, H.X., Yi-He, Z., Kaihong, Q. (2005). Surface characterization of titania films prepared at low temperatures. Journal of Non-Crystalline Solids, 351, 1486-1490.
• Helsch, G., Deubener., J. (2012). Compatibility of antireflective coatings on glass for solar applications with photocatalytic properties. Sol. Energy, 86, 831–836.
• Liu, Z., Zhang, X., Murakami, T., Fujishima, A. (2008). Sol–gel SiO2/TiO2 bilayer films with self-cleaning and antireflection properties. Sol. Energy, Mater. Sol. C., 92, 1434–1438.
• Gondek, E., Karasinski, P., (2013). High reflectance materials for photovoltaics applications: analysis and modelling. J. Mater. Sci., Mater. Electron., 24(8), 2934–2943.
• Hitosugi, T., Yamada, N., Nakao, S., Hirose, Y., Hasegawa, T. (2010). Properties of TiO2- based transparent conducting oxides. Phys. Status Solidi A, 207(7), 1529–1537.
• Gondek, E., Djaoued, Y., Robichaud, J., Karasinski, P., Kityk, I.V., Danel, A., Plucinski, K.J. (2012). Influence of TiO2 nanoparticles on the photovoltaic efficiency of the ITO/ PEDOT:PSS/fluorine architecture. Mater. Electron, 23, 2057–2064.
• Senthil, T.S., Muthukumarasamy, N., Thambidurai, M., Balasundaraprabhu, R., Agilan, S. (2011). Light conversion efficiency of flower like structure TiO2 thin film solar cells. J. Sol–Gel Sci. Technol, 58, 296–301.
• Bardakçı, S. (2007). Sol-jel yöntemi ile hazirlanan TiO2 ince filmlerinin optik özelliklerinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi.
• Hasan, M.M., A.S.M.A. Haseeb, R. Saidur, H.H. Masjuki, M. Hamdi. (2010). Influence of substrate and annealing temperatures on optical properties of RF-sputtered TiO2 thin films. Opt. Mater, 32 (6) 690–695.
• Blesic, M.Dj., Saponjic, Z.V., Nedeljkovic, J.M., Uskokovic, D.P. (2002). TiO2 films prepared by ultrasonic spray pyrolysis of nanosize precursor. Mat. Lett., 54, 298–302.
• Jung, S-Ch., Kim, B-H., Kim, S-J., Imaishi, N., Cho, Y-I. (2005). Characterization of a TiO2 photocatalyst film deposited by CVD and its photocatalytic activity. Chem. Vap. Depos, 11(3), 137– 141.
• Lin, H., Rumaiz, A. K., Schulz, M., Wang, D., Rock, R., Huang, C.P., Shah, S.I. (2008). Photocatalytic activity of pulsed laser deposited TiO2 thin films. Mater. Sci. Eng. B-Solid., 151, 133– 139.
• Sorar, İ., Pehlivan, E., Niklasson, G. A., Granqvist, C. G.. (2013). Electrochromism of DC magnetron sputtered TiO2 thin films: role of deposition parameters. Solar Energy Materials and Solar Cells, 115,172–180.
• Gondek, E., Karasin´ ski, P., Drewniak, S., (2014). Nano- quantum size effect in sol–gel derived mesoporous titania layers deposited on soda–lime glass substrate. Phys. E, Low-Dimens. Syst. Nanostruct., 62, 128–135.
• Başar Yüncü, F. S. (2012). Sol-jel yöntemiyle katkısız ve boya katkılı TiO2 ince filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu. SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi.
• Özbey, P.E. (2004). Sol-gel yöntemiyle hazırlanan SiO2-TiO2 esaslı yansıtmayıcı kaplamalar. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi.
• Niu, W., Wang, G., Liu, X., Tang, J., Xiao-guoBi. (2015). Preparation and Electrochromic Performance of TiO2 thin film. Int. J. Electrochem. Sci., 10, 2613 – 2620
• Hosseini, A., Icli, K. C., Güllü, H. H. (2013). Preparation and characterization of porous TiO2 thin films by sol-gel method for extremely thin absorber-ETA solar cell applications. Turkish Journal of Science & Technology, 8(2), 69-79.
• Ganjoo, A., Golovchak, R. (2008). Computer program PARAV for calculating optical constants of thin films and bulk materials: Case study of amorphous semiconductors. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 10(6), 1328-1332.
• Wood, D.L., Tauc, L. (1972). Weak absorption tails in amorphous semiconductors. Physical Review B, 5 (8), 3144–3151.
• Verma, A., Kar, M., Agnihotry, S. A. (2007). Aging effect of diethanolamine stabilized sol on different properties of TiO2 films: electrochromic applications. Solar Energy Materials and Solar Cells, 91, 1305–1312.