Perovskite Güneş Hücreleri İçin EMIMBF4 İyonik Sıvı Katkılı SnO2 Elektron Transfer Tabakasının Düşük Sıcaklıkta Üretimi ve Optimizasyonu

Abstract

Yüksek performansa sahip perovskite güneş hücreleri (PSC)’nin elde edilebilmesi için elektron transfer tabakası (ETL) oldukça hayati öneme sahiptir. Bu durum yüksek sıcaklıkta üretilen, uygun enerji bandı hizalamasına ve yüksek optik geçirgenlik ile yüksek taşıyıcı hareketliliğine sahip kalay oksit (SnO2) ETL'nın üretilebilmesiyle mümkün olabilmektedir. Düşük sıcaklıkta üretilen ETL’nda genellikle düşük kristalleşme, zayıf elektron hareketliliği ve tane sınırlarında bol miktarda kusur meydana gelmektedir. Bu da verimli yük taşınmasını engelleyerek, rekombinasyon oluşturmakta ve ciddi enerji kayıplarına sebep olmaktadır. Bu çalışmada düşük sıcaklıkta SnO2 ETL üretiminden kaynaklanan bu olumsuz özellikleri iyileştirmek amacıyla SnO2 ETL içerisine 1-etil-3-metilimidazolyum tetrafloroborat (EMIMBF4) iyonik sıvı (IL)’sı farklı konsantrasyonlarda katkılanarak döndürerek kaplama (spin-coater) tekniği ile düşük sıcaklıkta (100 °C) hazırlanmıştır. EMIMBF4 IL katkılı SnO2 ETL ve perovskite filmlerin optik özellikleri UV-vis-NIR spektrometresi ve fotolüminesans spektrofotometresi (PL) ölçümü kullanılarak araştırılmıştır. Üretilen filmlerin alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile yüzey morfolojisi incelenmiştir. Filmlerin kristal yapı analizi ise X-ışını kırınımı (XRD) ile gerçekleştirilmiştir. Temas açısı ölçümü kullanılarak yüzeylerin hidrofilik/hidrofobik davranışları değerlendirilmiştir. EMIMBF4 katkılı SnO2 ETL filmlerin saf SnO2 ETL filme göre yüzey kusurlarının pasivize edilerek daha az yüzey kusurlarına sahip oldukları ve nispeten daha düşük ve ekonomik bir sıcaklık da (100°C) kristalleştikleri görülmüştür. %0.5 EMIMBF4 katkılı filmlerin düşük de olsa diğer katkılı ve saf ETL filmlere göre daha iyi optik ve yapısal sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.