Yeni Nesil Perovskit Güneş Hücrelerin Modellenmesi Ve Simülasyonu

Abstract

Enerji fiyatlarındaki artışı, çevre duyarlılığı, işletim maliyetlerinin çok düşük oluşu güneş enerjisini ciddi bir seçenek haline getirmiştir. Fotovoltaik güneş hücreleri, güneş ışınlarını elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Verimleri hücre tipine göre değişmekle birlikte %15-20 arasında değişmektedir. Metil amonyum minerali (CH3NH3PbI3) perovskit yapıda olan ve son birkaç yıl içinde %20 den fazla verimlilik sağlamasının yanı sıra kolay ham madde elde edilmesi, düşük üretim maliyeti ve ucuz olmasında dolayı diğer tüm üç nesil güneş hücrelerinden daha çok araştırılmasına sebep olmuştur. Bu tez çalışmasında beş katmandan oluşan perovskit güneş hücreleri oluşturduk, İlk katman (K1) metal (Au), K2 boşluk iletim katmanı (HTM) P3HT, K3 perovskit CH3NH3PbI3, K4 katman TiO2 son katman iletken film indiyum kalay oksit (İTO). Katmanların yapısal, elektronik ve optik özellikleri incelenmiştir. Bu tez çalışmasında perovskit CH3NH3PbI3, 3HT ve TiO2 için incelediğimiz yapısal, elektronik ve optik özellikleri sonucunda XRD grafiği, enerji durumların yoğunluğu DOS ve bnat yapısı BS grafiği, RDF grafiği, optik yansıma grafiği, optik emilim grafiği, optik kırılma indisi grafiği, dielektrik grafiği, enerji kayıp fonksiyonu grafiği, elektriksel iletkenlik grafiği elde edilmiştir. Bu tez çalışmasından elde edilen simülasyon sonuçları literatürde bulunan deneysel çlaışmaların sonuçları ile karşılaştırma yapılmıştır. Karşılaştırma sonucunda elde edilen bazı simülasyon sonuçları deneysel sonuçları ile benzer bulunmuştur.

Due to the high price of energy sources and environmental hazards of other sources in addition to less amount it has become the most suitable alternative instead of other sources. Photovoltaic solar cells are devices that converts solar rays into electrical energy. Their yield varies between 15-20%, depending on the cell type of operation cost of solar energy. Methyl ammonium mineral (CH3NH3PbI3) has a perovskite structure and has provided more than 20% efficiency in the last few years, owing to the fact that it provides greater efficiency rather than the other third generation solar cells. Besides, it is cheaper and more efficient in comparison with conventional silicon solar cells. In this study, we designed perovskite solar cells consisting of five layers including L1 metal (Au), L2 gap conduction layer (HTM) P3HT, K3 perovskite (CH3NH3PbI3), L4 TiO2 and conductive film indium tin oxide (ITO) as first to fifth layers, respectively. Structural, electronic and optical features of layers were studied. In this thesis, structural, electronic and optical properties of perovskite CH3NH3PbI3, P3HT and TiO2 were evaluated and XDR graph, Density of States DOS and Bant Structure BS graph, RDF graph, Reflection graph, Absorption graph, Refractive index graph, Dielectric graph, Energy loss function graph as well as Electrical conductivity graph were designed for each material to make comparisons. Comparing simulation results of this study with experimental results of literatures has approved similar results.