Karbon Nanotüplerle Süperkapasitörlerin Geliştirilmesi

TÜBİTAK EEEAG01.03.2017Karbon nanotüplerin (KNT’ lerin) metallere yakın iletkenlikleri, yüksek yüzey alanları ve fonksiyonelleştirilebilir yüzey morfolojisine sahip olmaları süperkapasitör elektrotu olarak kullanılmalarının itici gücüdür. Ancak, KNT esaslı süperkapasitörlerin, metal oksit ve iletken polimerlere göre daha düşük enerji depolama kapasitesine sahip olduğunu belirtmiştir. Öte yandan metal oksitler ve iletken polimerler üzerine yapılan çalışmalar metal oksitlerin düşük iletkenliğini ve iletken polimerlerin mekanik dayanıksızlığını ortaya koymuştur. Gerçekleştirilen projenin amacı farklı mimarilerdeki süperkapasitörlerin KNT’ lerle geliştirilmesidir. KNT’lerin metal oksit ve iletken polimerler ile birlikte kullanıldığı üçlü nanokompozit çalışmaları gelecek vadetmektedir ve proje kapsamında incelenen ilk mimari budur. Bu amaçla çeşitli metal oksit ve iletken polimerler kullanılmıştır. İkinci mimaride üç-boyutlu süperkapasitörler üretilmiştir. Bu amaçla KNT kağıtlar lazer ile desenlenerek geleneksel iki-boyutlu cihaz mimarisi üç-boyutlu hale getirilmiştir. Üçüncü mimaride ise KNT ince filmleri elektrot olarak kullanan esnek ve şeffaf süperkapasitörler üretilmiştir. Elektrotlarda düşük yoğunluklarda KNT ince filmler kullanılmıştır. Projede iki çeşit KNT kullanılmıştır. Bunlar, kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle üretilen KNT’ler ve ticari olarak temin edilen KNT’ lerdir. KNT’ lerin ince film ve kağıt formunda üretildiği durumlarda ticari olarak temin edilen KNT’ ler kullanılmıştır. Her üç mimaride üretilen süperkapasitörlerin cihaz özellikleri detaylı şekilde incelenmiştir.Driving force for the utilization of carbon nanotubes (CNTs) in supercapacitor electrodes involves their noticeably high conductivity, high surface area and functionable surfaces. However, unfortunately, many researchers reported on the lower performance of CNT based supercapacitors as opposed to conducting polymer or metal oxide based counterparts. On the other hand, studies governing metal oxide and conducting polymers concluded upon the low conductivity of the metal oxides and mechanical instabilities of the conducting polymers. The aim of the finalized project was the development of supercapacitors with different architectures with the use of CNTs. The use of CNTs in ternary composite structure with metal oxides and conducting polymers for supercapacitor applications is highly promising. Therefore, this was the first architecture to be investigated in this project. With this purpose various metal oxides and conducting polymers were used. For the second architecture, three-dimensional supercapacitors were. For this purpose, CNT buckypapers were patterned through a laser and traditional two-dimensional device architecture is replaced with a three-dimensional, novel architecture. In the third architecture, CNT thin film electrodes are used for the fabrication of flexible and transparent supercapacitors. Thin films with low CNT density were used for this purpose. Two types of CNTs were used within the project. These were CNTs synthesized through chemical vapor deposition method and CNTs purchased commercially. In case of thin films and buckypaper, commercial CNTs were used. In all three architectures, supercapacitor performance parameters were systematically investigated

Kızıl ötesi bölgede soğurma yapan yenilikçi malzemelerin geliştirilmesi ve yeni cihaz yapısı tasarımları ile en az %5 verime sahip yarı-şeffaf güneş hücrelerinin gerçekleştirilmesi

TÜBİTAK MAG Proje01.01.2019Organik güneş hücreleri (OPV) üretim kolaylıkları, esnek yüzey uygulamalara olanaksağlamaları, yarı-şeffaf ve düşük maliyetlerle üretilebilmeleri gibi avantajlarıyla dikkatçekmektedirler. Silikon tabanlı hücrelere alternatif olmaktan çok bu tip hücreleri tamamlayıcınitelikte olan OPVlerin yakın gelecekte tüketicilerin kullanımında olması beklenmektedir.OPVlerin silikon tabanlı güneş hücrelerinin kullanılamayacağı yüzeylerde kullanılabilir halegetirilmesi OPVlerin ticari olarak önem kazanmalarının önünü açacaktır. Bu bağlamda enönemli kullanım alanlarından biri bina camlarıdır. Burada yüksek yüzeye sahip olan binacamlarının yarı-şeffaf OPVler ile donatılmasının enerji üretimi için önemli bir kaynakyaratacağı düşünülmektedir. Bu sebep göz önüne alınarak bu proje kapsamında yüksekverimli ve yarı-şeffaf güneş hücrelerinin gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Proje kapsamında1)özgün NIR bölgede soğurma yapan polimerlerin sentezi, 2)bu polimerler kullanılarakstandart ve yarı-şeffaf hücrelerin üretilmesi ve 3)bu polimerlerin görünür bölgede soğurmayapan yüksek verimli ticari polimerlerle üçlü karışımlarıyla standart ve yarı-şeffaf hücrelerininüretilmesi üzerine yoğunlaşılmıştır. Malzeme sentezlerinde çok basamaklı organik sentez,Stille polimerizasyon ve DHRP tipi polimerizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Cihazüretimlerinde normal ve ters tipte standart cihazlar üretilmiş, yarı-şeffaf hücrelerde ise tersdüzenekte cihaz üretimi uygulanmıştır. Yarı-şeffaf hücrelerde geçirgen kontak olarak gümüşnanoteller veya ince gümüş film kullanılmıştır. Proje kapsamında birçok yeni malzemetasarlanmış ve 20?nin üzerinde özgün polimer sentezlenmiştir. Bu polimerlerden bir tanesistandart cihaz düzeneğinde %6?nın üzerinde verim göstermiş ve malzeme alanının öndegelen dergilerinden J. Materials Chemisty C yayınlanmıştır. Proje kapsamında sentezlenenbaşka bir grup polimerin sonuçları içeren makale şu anda alanın önemli dergilerindenRenewable Energy?de değerlendirme aşamasındandır. Bu polimerlerden biri ve ve ticaripolimer PBDTTT-EFT kullanılarak hazırlanan üçlü güneş hücreleri %7,65?lık verimeulaşmıştır. Bu sistem kullanılarak hazırlanan yarı-şeffaf güneş hücrelerinde ise proje hedefineuygun olacak bir şekilde %4,83?lük önemli bir verim elde edilmiştir.Bu çalışmalara ek olarak NIR bölgede soğurma yapan ticari bir NFA ve ticari PBDTTT-EFTpolimeri kullanılarak yarı-şeffaf güneş hücreleri üretilmiş ve proje hedefine tam uygun olacakşekilde %5,39 verimde güneş hücreleri üretilmiştir. Ayrıca King Abdullah University of Scienceand Technology?de görevli olan Yrd. Doç. Dr. Derya Baran ile kurulan ortalık üzerindengerçekleştirilen çalışmalarda PBDTTT-EFT polimeri ve farklı bir NFA kullanılarak %6,45verimde yarı-şeffaf güneş hücreleri üretilmiştir. İnsan gözünün hassas olduğu bölgede (370nm den 730 nm?ye kadar) ortalama görünür transmitans (AVT) %36?ya kadar ulaşmaktadır.Bu çalışma literatürde verim ve AVT değerleri göz önüne alındığında en iyi sonuçlardan birineişaret etmektedirOrganic phovoltaic cells (OPVs) draw considerable attention due to their several advantages such as flexibility, semi-transparency and low cost. It is expected that consumers may utilize them in near future although they are not going to be an alternative to their silicon based counterparts. To be able to employ them where silicon based ones cannot,will enable OPVs as commercial devices.For that matter the most important area of use is windows ofbuildings. In that, such large area surfaces can be made semi transparent via employing OPVs which in return it will enable energy production. For that reason in this project production of semi transparent organic photovoltaics with high efficiency is headed. The project aims 1) Synthesis of polymers absorbing in near IR region, 2) Using these polymers in the constructionof semi transparent cells, 3) Production of standard and semi transparent cells made up of three phase mixing with high efficiency commercial polymers. At the synthesis step, multistep organic synthesis, Stille polymerization and DHRP type polymerizations wereutilized. As to the device construction standard and ternary types wereproduced, whereas for the semi transparent devices ternary cells wereconstructed. Silver nanowires and thin silver films wereused as the contacts in the case of semitransparent cells. Throughoutthe project a number of new materials weredesigned andmore than ten polymers weresynthesized. One of the polymers in concern revealed a power conversion efficiency of more that 6 %, the results werepublished in a high impact factor journal, namely Journal of Materials Chemistry C. In the context of the project yet another group of polymers were in pressin an important journal in the field; Renewable Energy. OPVs constructed by mixing one of those polymers and a commercial one; PBDTTT-EFT reached an efficiency of 7.65%.Using the same device architecture an efficiency of 4.83% was achieved for semi transparent cells which is consistent with one of the targets of the project.In addition to these effortsusing a commercial NFA and PBDTTT-EFT semi transparent cells wereproduced with a 5.39% efficiency again in accordance with one of the aims of the project. Moreover, using PBDTTT-EFT and a different NFA semi transparentcells with 6.45% efficiency wereproduced through a fruitful collaboration with Assistant Prof. Dr. Derya Baran of King Abdullah University of Science and Technology. This cell reaches a transmittance (ATV) of 36 % in the visible region of the spectrum. This value seems to be one of the best compare to the ones published in literature

GERİLEBİLİR ELEKTRONİK AYGITLARIN ÜRETİLMESİ ve ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Bu projede çeşitli nanoteller ve karbon nanotüpler kullanılarak esnek elektronik cihazlar üretilecek ve performansları çeşitli gerinimler altında sistematik olarak incelenecektir

Germanyum Nanotellerin Üretilmesi Ve Fotodetektörlerde Kullanımının İncelenmesi

Bu calismada germanyum nanoteller üretilecek ve nanoteller ince film formuna getirilecek ve ince filmlerin fotodetektör özellikleri incelenecektir

Çinko Oksit Zno Nanotelleri-I Işık Yayan Diyotların Geliştirilmesi

Bu projenin kapsamı hidrotermal yöntem ile üretilen çinko oksit (ZnO) nanotelleri, optik açıdan aktif bileşen olarak kullanan, ucuz, çevreye duyarlı, verimli ve de bükülebilir ışık yayan diyotları geliştirmek ve özelliklerini sistematik olarak incelemektir

Karbon Nanotüp İnce Filmlerin Elektromanyetik Dalga Perdeleme Özelliklerinin İncelenmesi

Bu calismada karbon nanotüp ince filmlerin elektromanyetik dalga perdeleme özellikleri incelenecektir