Fotovoltaik hücrelerde kullanılan ZnO nanorodların üretimi ve bazı fiziksel özelliklerin incelenmesi

Abstract

Günümüzde fotovoltaik (PV) olarak bilinmekte olan güneş enerjisi sistemlerine yoğun talep gösterilmektedir. PV sistemlerinde verimliliğin iyileşmesi, üretim maliyetinin düşürülmesi gibi alanlarda yapılmakta olan çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. İlerlemekte olan teknolojiyle birlikte modern cihazlarında gelişmesi ve yardımıyla PV sistemlerde kullanılmakta olan ince filmler üretilmekte ve bunların kristal yapıları, elektriksel özellikleri, optiksel özellikleri gibi alanlarda yapılan çalışmalar ve verimlilikleri artmaktadır. Bu çalışma kapsamında ZnO nanorodlar, ince film halinde üretilmekte olan filmlerin hibrit olarak ince film üretim teknikleriyle üretilmektedir. Üretim tekniği olarak kompleks ve pahalı teknoloji ile üretim tekniklerine alternatif olarak “Sol-gel manyetik döndürerek kaplama yöntemi” ve “Kimyasal banyo depolama tekniği” kullanılarak elde edilmiştir. Yapılan çalışama da ilk olarak sol-gel manyetik döndürerek kaplama yöntemiyle cam alttaş üzerine ZnO çekirdek tabakalar üretilmiştir. Hazırlanmış olan ZnO çekirdek tabaka üzerine kimyasal banyo depolama yöntemi kullanılarak ZnO ince film üretilmiştir. Hibrit üretim tekniği sonucu ZnO nanorod yapılar oluşturulmuştur. ZnO ince film ve nanorodların X-Işınımı Kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve UV-Vis Spektrofotometresi kullanılarak fiziksel özellikleri incelenmiştir. İncelemeler sonucunda XRD ve SEM analizlerinde nanorodların tek kristal yapı oluşturduğu ve yönelimlerin aynı yönde olduğu sonucuna varılmıştır. UV-Vis Spektrofotometresi ölçümleri ile yasak enerji aralığı 3,33 eV olduğu görülmüştür. ZnO nanorod hibrit üretim tekniği ile nanorod üretimi ekonomik ve basit bir şekilde üretilmiştir.

Today, there is an intense demand for solar energy systems, known as photovoltaic (PV). Studies in areas such as improving efficiency in PV systems and reducing production costs are increasing day by day. With the advancing technology, the development of modern devices and with the help of thin films used in PV systems are produced, and studies in areas such as their crystal structures, electrical properties, optical properties and their efficiency are increasing. Within the scope of this study, ZnO nanorods are produced by hybrid thin-film production techniques of films produced as thin films. It has been obtained by using "Sol-gel magnetic spin coating method" and "Chemical bath storage technique" as an alternative to production techniques with complex and expensive technology as a production technique. In the study, firstly, ZnO core layers were produced on glass substrate by sol-gel magnetic spin coating method. ZnO thin film was produced on the prepared ZnO core layer by using chemical bath storage method. As a result of hybrid production technique, ZnO nanorod structures were formed. The physical properties of ZnO thin films and nanorods were investigated using X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and UV-Vis Spectrophotometer. As a result of the investigations, it was concluded that the nanorods formed a single crystal structure in XRD and SEM analyzes and the orientations were in the same direction. With the UV-Vis Spectrophotometer measurements, the forbidden energy range was found to be 3.33 eV. Nanorod production was produced in an economical and simple way with ZnO nanorod hybrid production technique.