Akademik Veri Yönetim Sistemi
Çırak Ç. (Yürütücü), Ekinci A. E., Bozkurt Çırak B.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2017 - 2021
Günümüzde, boya duyarlı güneş pilleri; silikon güneş pillerinin, en kararlı ve verimli
alternatiflerinden birisidir. Ayrıca, daha düşük üretim maliyetlerine ve çevre dostu üretim
süreçlerine sahiptir. Elektrokimyasal yöntemle büyütülen tek boyutlu TiO 2 nanotüp dizileri,
arttırılmış ışık dönüşümü ve elektron iletimi yetenekleri sayesinde boya duyarlı güneş pilli
uygulamalarında yoğun olarak kullanılmaktadır. Ancak, adsorplanan boyanın miktarı ve
elektron-boşluk rekombinasyon oranı, TiO 2 nanotüplerin foto anot olarak kullanıldığı boya
duyarlı güneş pillerinde verimi sınırlayan en büyük iki fiziksel parametredir. Yük
rekombinasyon kısıtlamalarının üstesinden gelmenin en verimli yolu; yarıiletken nanoyapıları,
geniş bant aralığına sahip metal oksit malzemeler ile kompozit yapmaktır. Bu yüzden farklı
teknikler ile bir araya getirilerek oluşturulan yeni tip nanokompozit yapılar, güneş pilleri ve
birçok elektronik uygulamada daha iyi performans göstermektedir.
TÜBİTAK 1001 programı ile desteklenen ve tamamlanan 117F175 no’lu proje kapsamında,
TiO 2 nanotüp/ZnO nanoçubuk hibrit nanokompozit fotoanotlar sentezlenmiş ve karakterize
edilmiştir. Ayrıca, fotoanotların boya-duyarlı güneş pili (BDGP) performansları araştırılmıştır.
Kendiliğinden organize olmuş ve iyi sıralanmış TiO 2 nanotüp dizileri anodik oksidasyon
yöntemi ile Titanyum folyo üzerine büyütülmüştür. Daha sonra, TiO 2 nanotüp dizileri, farklı
hidrotermal şartlar altında ZnO nanoçubuklar ile dekore edilmiştir. TiO 2 nanotüp/ZnO
fotoanotların, kristal ve yüzey özellikleri; XRD, FESEM, AFM ve XPS ölçümleri ile karakterize
edilmiştir. Bunun yanında, Al, Cu ve Li katkılı ZnO nanoçubuklar kullanılarak elde edilen TiO 2
nanotüp/ZnO nanoçubuk hibrit nanokompozit fotoanotlar da üretilerek katkılama işleminin
BDGP performansına etkileri ortaya konmuştur.
Başarılı bir şekilde tamamlanan projemiz kapsamında elde edilen sonuçlar gösterdi ki, TiO 2
nanotüp dizilerinin, optimum hidrotermal şartlar altında, katkısız veya katkılı ZnO
nanoçubuklar ile dekore edilmesi, kompozit fotoanotun fotovoltaik performansında etkili bir
faktördür. ZnO nanoçubuklar ile elde edilen hibrit nanokompozit yapılar TiO 2 nanotüp
fotoanotlara göre daha fazla yüzey alanı sağlamıştır. Bunun yanında, TiO 2 nanotüp ve ZnO
nanoçubukların oluşturduğu sinerjik etki de kompozit yapıda elektron-boşluk rekombinasyon
oranının azalmasına sebep olmuştur. Yapılan çalışmalar sonucunda TiO 2 nanotüplerin BDGP
verimleri, ZnO nanoçubuklar ile 3 katına kadar çıkartılabilmiştir. Bu durum, TiO 2 ve ZnO nano
yapılar ile elde edilecek kompozit malzemelerin elektronik ve fotovoltaik uygulamalarında
kullanılması için temel oluşturmaktadır.
Anahtar Kelimeler: TiO 2 nanotüp, ZnO nanoçubuk, Boya duyarlı güneş pili