PHOTOVOLTAIC PRODUCTION TECHNOLOGIES AND ASSESSMENT OF SOLAR CELL EFFICIENCIES FOR NANOSTRUCTURED COBALT DOPED ZINC OXIDES

Abstract

In this study, the synthesis and characterization of cobalt doped zinc oxide (Co:ZnO) nanocomposite materials were achieved using hydrothermal method from zinc nitrate and Cobalt (II) chloride precursors. Zinc oxide nanostructures were doped with cobalt  in different dopant concentrations. The Co concentration was varied from  0.5 to 1.5 mol % in ZnO crystalline structure. Cobalt doped ZnO materials were analysed using XRD, SEM and EDX. Also DSSC performances of cobalt doped ZnOs were studied. Best efficiency was obtained with 1% doped Co:ZnO as 3.48 mA/cm² of short circuit photocurrent density, 600 mV of open circuit voltage, 0.56 of filling factor, 1.17 of overall conversion efficiency. 

Keywords

• Photovoltaic production technologies, photovoltaics, ZnO, Co doped ZnO, Solar cell conversion efficiency

KOBALT KATKILI ZnO NANOYAPILAR İÇİN FOTOVOLTAİK ÜRETİM TEKNOLOJİLERİ VE GÜNEŞ HÜCRE VERİMLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

Bu çalışmada Fotovoltaik Üretim Teknolojileri için Kobalt doplu ZnO nanomateryali hidrotermal proses kullanılarak sentezlenmiş ve üretilen fotovoltaiklerin verimleri değerlendirilmiştir. Kobalt doplu ZnO nanomateryaller katkılama oranı % 0.5 den % 1.5’e kadar değişen verimlerde sentezlenmiştir. Katkılanan kobalt doplu ZnO nanomateryaller XRD, SEM ve EDX teknikleri ile analizlenmiştir. SEM görüntüleri kobalt doplu ZnO nanoyapıların morfolojilerinin nanorod düzeyinden nanotabaka morfolojisine değişimini ispatlamıştır. EDX analizleri kobalt doplu ZnO yapıların oluşumunu kanıtlamıştır. Fotovoltaik enerji dönüşüm verimleri analizlenmiştir. Bu çalışmada % 1 kobalt katkılama oranı için 3.48 mA/cm2 kısa devre akımı, 600 mV açık devre voltajı, 0.56 dolum faktörü ve % 1.17 verim ile en yüksek verim rapor edilmiştir

Keywords

• Fotovoltaik üretim teknolojileri, fotovoltaikler, kobalt katkılı ZnO, Güneş hücresi dönüşüm verimi

References

1. -
2. E. Guillen, L.M. Peter, J.A. Anta, J. Phys. Chem. C 115 (2011), 22622–22632.
3. B. O’Regan, M. Graetzel, Nature 353 (1991), 737–740.
4. H. Tsubomura, M. Matsumura, Y. Nomunara, T. Amamiya, Nature 261 (1976), 402–403.
5. C. Bauer, G. Boschloo, E. Mukhtar, A. Hagfeldt, J. Phys. Chem. B 105 (2001), 5585–5588.
6. R. Katoh, A. Furube, T. Yoshihara, K. Hata, G. Fujihashi, S. Takano, S. Murata, H. Arakawa, M. Tachiya, J. Phys. Chem. B 108 (2004), 4818–4822.
7. D.C. Look, D.C. Reynolds, J.R. Sizelove, R.L. Jones, C.W. Litton, G. Cantwell, W.C. Harsch, Solid State Commun. 105 (1998), 399–401.
8. C.H. Seager, S.M. Myers, J. Appl. Phys. 94 (2003), 2888– 2894. L. Forro, O. Chauvet, D. Emin, L. Zuppiroli, H. Berger, F. Levy, J. Appl. Phys. 75 (1994), 633–635.

9. R. Bekci, A. Karslı, C. Cakir, H. Sarıca, A. Guloglu, S. Gunes, S. Erten-Ela, Applied Energy 96 (2012) 417-421.
10. S. Erten-Ela, International Journal of Photoenergy, Article ID 436831 (2013) 1-6.
11. Ü. Özgür, Y. I. Alivov, C. Liu, A. Teke, M. A. Reshchikov, S. Doğan, V. Avrutin, S.-J. Cho, and H. Morkoç, J. Appl. Phys. 98 (2005) 041301.
12. K. Ocakoglu, E. Harputlu, P. Guloglu, S. Erten-Ela, Synthetic Met. 162 (2012) 2125-2133.
13. M. Graetzel, Photoelectrochemical cells, Nature 414 (2001) 338-344.
14. C. Song, F. Zeng, K.W. Geng, X.B. Wang, Y.X. Shen, F. Pan, J. Magn. Magn. Mater. 309 (2007) 25.
15. H. Sakuma, Y. Watanabe, K. Aramaki, K.S. Yun, K. Ishii, Y. Ikeda, H. Kondo, Mater. Sci. Eng. B 173 (2010) 7.
16. X.Y. Xu, C.B. Cao, J. Magn. Magn. Mater. 321 (2009) 2216. Y. Zhang, E.W. Shi, Z.Z. Chen, Mater. Sci. Semicond. Process 13 (2010) 132. [15] S.K. Lathika Devi, K. Sudarsanakumar, J. Lumin. 130
17. X.L. Zhang, R. Qiao, J.C. Kim, Y.S. Kang, Cryst. Growth Des. 8 (2008) 2609.
18. A. Singhal, S.N. Achary, J. Manjanna, S. Chatterjee, P. Ayyub, A.K. Tyagi, J. Phys. Chem. C 114 (2010) 3422.