Perovskit Tabanlı Güneş Hücresinde Vanadyum Beşoksit İnce Filmin Deşik İletim Tabakası Olarak Performansı
Abstract
Geleneksel fosil enerji kaynak rezervlerinin yakın gelecekte tükenecek olması ve ayrıca son yıllarda mevcut fosil yakıtları kullanan enerji üretim teknolojilerinin küresel ısınma ve diğer çevresel tehditlere yol açması nedeniyle, temiz, sürdürülebilir enerji kaynaklarına ilgi artmıştır. Bundan dolayı, özellikle uzun ömürlü doğal bir kaynak olan güneş, alternatif bir enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Perovskitler ilk kez 2009 yılında güneş hücrelerinde kullanıldığı zaman verim %3,8 iken, son yıllarda yapılan yoğun araştırma ve geliştirme sonucunda 2023 yılına gelindiğinde bu alanda verim %25,7’e ulaşmış durumdadır. Tersine çevrilmiş yapıda deşik iletim materyali olarak çoğunlukla Poly(3,4ethylenedioxythio phene):poly(styrene-sulfonate) PEDOT:PSS kullanılmaktadır. PEDOT:PSS’in düşük kristalliği, düşük mobilitesi, asidik ve hidroskobik doğası nedeniyle kararlılığını arttırmak amacıyla farklı inorganikler deşik iletim materyali olarak kullanılmaktadır. Vanadyum oksitler (V2O3, VO2 ve V2O5) güneş hücreleri de dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Vanadyum beşoksit (V2O5) ince filmleri çözeltiden dönel kaplama yöntemiyle elde edilerek yapısal ve optik özellikleri incelenmiştir. Tersine çevrilmiş (p-i-n) düzlemsel yapıda peroskit güneş hücrelerinde PEDOT:PSS ve V2O5 ince filmlerin deşik iletim tabakası olarak fotovoltaik performansı belirlendi.
Keywords
perovskit güneş hücreleri, düzlemsel p-i-n yapıları, deşik iletim tabakaları, V2O5 ince filmler
Supporting Institution
Ardahan Üniversitesi
Project Number
2020/004
Thanks
Bu çalışma Ardahan Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından 2020/004 proje numarası ile desteklenmiştir. Prof. Dr. Serap Güneş’e bilimsel desteklerinden ve laboratuvar imkanlarını sunarak çalışmalarının yapılmasına imkân sağladığı için ve ekibine deneysel çalışmalardaki yardımlarından dolayı sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Doç. Dr. Ali Baltakesmez ve Dr. Öğr. Üyesi Zakir Çaldıran’a desteklerinden dolayı çok teşekkür ederim.
References
- A. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai and T. Miyasaka, “Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells”, Journal of the American Chemical Society, vol. 131, no. 17, pp. 6050–6051, 2009.
- National Renewable Energy Laboratory (NREL), https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html, 2023.
- M. Grätzel, “The light and shade of perovskite solar cells” Nature Materials, vol. 13, no.9, pp. 838–842, 2014.
- A. Fakharuddin, F. De Rossi, T. M. Watson, L. Schmidt-Mende and R. Jose, “Research Update: Behind the high efficiency of hybrid perovskite solar cells”, APL Materials, vol. 4, no. 9, pp. 0–16, 2016.
- T. A. Berhe, W. N. Su, C. H. Chen, C. J. Pan, J. H. Cheng, H. M. Chen, B. J. Hwang, “Organometal halide perovskite solar cells: degradation and stability”, Energy Environ. Sci., vol. 9, 2016.
- Z. Song, S. C. Watthage, A. B. Phillips and M. J. Heben, “Pathways toward high-performance perovskite solar cells: review of recent advances in organo-metal halide perovskites for photovoltaic applications”, Journal of Photonics for Energy, vol. 6, no.2, pp. 22001, 2016.
- Yang Bai, Xiangyue Meng and Shihe Yang “Interface Engineering for Highly Efficient and Stable Planar p-i-n Perovskite Solar Cells”, Adv. Energy Mater., vol. 8, pp. 1701883, 2018.
- L. Calió, S. Kazim, M. Grätzel and S. Ahmad, “Hole-Transport Materials for Perovskite Solar Cells”, Angew. Chemie - Int. Ed., vol. 55, pp. 14522–14545, 2016.
- S. Pitchaiya, M. Natarajan, A. Santhanam, V. Asokan, A. Yuvapragasam, V. Madurai Ramakrishnan and et al., “A review on the classification of organic/inorganic/carbonaceous hole transporting materials for perovskite solar cell application”, Arab. J. Chem., vol. 13, pp. 2526–2557, 2020.
- P. K. Kung, M.H. Li, P. Y. Lin, Y. H. Chiang, C. R. Chan, T. F. Guo and P. Chen., “A Review of Inorganic Hole Transport Materials for Perovskite Solar Cells”, Adv. Mater. Interfaces., vol. 5, pp. 1800882 (1–35), 2018.