Laboratuvar Tanıtımı ve Misyon ve Hedefleri

Enerji Enstitüsü-İTÜ bünyesinde yaptığımız çalışmalarda, misyonumuz, güneş enerjisinden elektrik üretme ve enerji depolama teknolojilerinin geliştirilmesi üzerinedir. Laboratuvarımızda, güneş hücrelerinde ve Li-batarya teknolojilerinde kullanılmaya elverişli, yenilikçi, organik/inorganik hibrit malzeme konseptleri geliştirilerek, gerek akademik gerekse sanayiye yönelik ortaklıklar ve uluslararası proje destekleri ile prototip hücreler hazırlanmakta, morfoloji/malzeme optimizasyonu sonrasında, göreceli aygıt testleri yapılmaktadır.

Polimer güneş hücrelerinde (ITO/P3HT/PCBM/Ca/Al)  %5’lik, CZTS güneş hücrelerinde (Mo/CZTS/CdS/ZnO/Al:ZnO/Al ve (Al/n-Si/p-CZTS/Au) 1-3% ‘lik verimlere sahip hücreler laboratuvarımızda üretilmiştir. Verim arttırma ve aktif alanı büyütmenin yanı sıra, CZTS sentezi sırasında sitokiyometri kontrolü, ince filmlerde homojenlik ve morfoloji kontrolü kısa dönem hedeflerimiz arasındadır. Perovskit güneş hücrelerinde ise ısıl ve kimyasal dayanımı yüksek hol taşıyıcı tabaka geliştirilerek % 20 hücre verimliliğine ulaşma hedeflenmiştir.

Ayrıca, Si/polymer karışımlarının Li-Ion-Batarya teknolojilerinde anot olarak geliştirildiği son dönem çalışmalarımızda, alternatif malzeme konseptleri geliştirilmekte ve enerji yoğunluğu, kapasite değişiklikleri, yükleme süresi gibi, hücre değerleri test edilmektedir. Elektrokimyasal çalışmalar için alt yapı hazırlıklarımız devam etmektedir. Hücre değerlerinin, elektrokimyasal ve morfolojik değişikliklerle ilişkilendirilmesi hedeflerimiz arasındadır.

Laboratuvar Altyapısı

• Dönel ve sprey kaplama
• IPCE (incident photon-to-electron conversion) monokromatik ışık, 250-740 nm, N₂ veya hava ortamında
• Keithley 2400 SourceMeter
• Manyetik karıştırıcılı ısıtıcı
• Ultrasonik banyo

Laboratuvarda Yapılan Çalışmalar

Güneş Hücresi Üretimi (CZTS, organik, organik-anorganik hybrid, perovskit)

• Absorber sentezi
• İnce film hazırlama
• Anot/Katot metal buharlaştırma
• Hol taşıyıcı tabaka geliştirme

Güneş hücresi akım/voltaj karakterizasyonu (inert ortam/AM 1.5) ve güneş hücresi verim ölçümleri

Li-Ion Bataryalarında kullanılmak üzere, malzeme üretimi

Elektrokimyasal analizler

Laboratuvarda Yürütülen Projeler

Öğrenci Bilimsel Araştırma Projeleri:
Gokceli, G., Karatepe, N. Geçirgen ve İletken Elektrot Olarak Karbon Nanotüp Katkılı İndiyum Kalay Oksit İnce Filmlerin Geliştirilmesi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi, Yüksek Lisans Tez Projesi, 2018.
Çokkanlı, B., Karatepe, N.Grafenin Lityum İyon pillerde Anot Malzemesi olarak Kullanımı, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2015.
Çolak, F., Karatepe, N.Yarı-iletken Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerin Seçici Üretimi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2014.
Çakmak, İ., Karatepe, N.Karbon Nanotüp Transparan Elektrotların Hazırlanması, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2015.
Bakalcı, H., Karatepe, N. Metal Katkılandırılmış Grafitin Lityum İyon Pillerde Anot Malzemesi Olarak Kullanımının İncelenmesi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2015.
Akın, N., Karatepe, N.Modifiye Edilmiş Grafitin Lityum İyon Pillerde Anot Malzemesi Olarak Kullanımının İncelenmesi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2015.
Ürper, O., Karatepe, N.Geçirgen Elektrot Olarak Karbon Nanotüplerin Kullanımı, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2013.
Dalkılıç, Z., Karatepe, N. Karbon Nanotüp Üretimi ve Fotovoltaik Sistemlerde Kullanımı, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2013.
Deniz, C., Karatepe, N., Hidrokarbon Gazlarının Katalitik Ayrışması ile Hidrojen ve Karbon Nanotüp Üretimi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2012-2013.
Gümüş, F. Karatepe, N. Farklı Destek Malzemeleri Kullanılarak Karbon Nanotüplerin Sentezi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2013.

Diğer Projeler:
Organik Güneş Pillerinde Metal ve Karbon Esaslı ITO Hibrit Anotların Geliştirilmesi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi, Genel Araştırma Projesi MGA-2017-40837, 2017-…
Yaş Çekim Metodu İle %100 Grafen Kontinü Lifin (Filament) Ve Tekstil Yüzeyinin Üretimi-Geliştirilmesi, Gaz Adsorpsiyon Uygulamasının Araştırılması, 114M524-1001 Tübitak Projesi, 2014-2018.
Determinationof the Basic Characteristics and Revealing the Atomic Mechanisms of the Thermal Stability of Different Hydrogenated Graphene-Layers-Based Nanostructures and Carbon Nanotubes, Relevance to the Problem of the Hydrogen On-Board Storage in Fuel-Cell-Powered Ecological Vehicles,Tübitak Rusya Temel Araştırmalar Vakfı (Rfbr) İşbirliği Programı, 213M523, İTÜ-Sabancı Üniversitesi-Rusya, 2014-2016.
Karbon Nanotüplerle İşlevselleşmiş Yüksek Verimli Organik Güneş Pillerinin Geliştirilmesi, 113M940-1003 Tübitak Projesi, 2014-2016.
Karbon Nanotüplerin Organik Güneş Pillerinde Geçirgen Elektrot Olarak Kullanımının İncelenmesi, İTÜ Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Projesi, 2013-...
Tüketici elektroniği uygulamaları için, yüksek enerji yoğunluğuna sahip hücre tasarımı, prototip ve pilot üretimi ile güvenlik ve ömür testlerinin gerçekleştirilmesi, Tübitak TEYDEP projesi (İnci akü A.Ş.), 2013-2015.
BSUN Joint Master Degree Study Program on the Management of Renewable Energy Sources, AB Projesi (Contract No: TR07C1.01-02/127), 2011-2015.

Laboratuvar Çalışmalarında Elde Edilen Başarılar (Ürün, Bitirilen Tez, vs.)

Ürünler: Karbon nanotüp, Grafen, Aktif karbon

Son 5 yıl içerisinde bitirilen tezler:

Fatma Çolak, Fabrication of Single-Walled Carbon Nanotube Conductive Thin Films, Kasım 2015
Rüya Atlıbatur, Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerin Elektronik Yapılarına Göre Ayrılması Ve Karakterizasyonu, Haziran 2016

Fereshteh Ordokhani, Sorting Single Wall Carbon Nanotubes By Electronic Structure Using Gel
Chromatography, Haziran 2016

Gökçen Gökçeli, Preparation of Indium Tin Oxide Thin Films and Investigation of Hydrogen Post-Treatment Effect, Haziran 2018

Gökçen Gökçeli, Geçirgen ve İletken Elektrot Olarak Karbon Nanotüp Katkılı İndiyum Kalay Oksit İnce Filmlerin Geliştirilmesi, Haziran 2018

Laboratuvarın Verdiği Hizmetler

Herhangi bir hizmet verilmemektedir. 

Yayınlar

Uluslararası hakemli dergilerde yayınlanan makaleler :

• G. Gökçeli, N. Karatepe, Investigation of hydrogen post-treatment effect on surface and optoelectronic properties of indium tin oxide thin films, Journal of Alloys and Compounds 851 (2021) 156861. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.156861
• Z. Dalkılıç, C. B. Lee, H. Choi, I. Nar, N. Karatepe, A. Kalkan Burat,Tetra and octa substituted Zn(II) and Cu(II) phthalocyanines: Synthesis, characterization and investigation as hole-transporting materials for inverted type-perovskite solar cells,Journal of Organometallic Chemistry 922 (2020) 121419. DOI: 10.1016/j.jorganchem.2020.1214193.
• G. Gökçeli, N. Karatepe, Improving the properties of indium tin oxide thin films by the incorporation of carbon nanotubes with solution-based techniques, Thin Solid Films 697 (2020) 137844. DOI:10.1016/j.tsf.2020.1378444.
• M. Abbas, A. Pivrikas, E. Arici, N. Tekin, M. Ullah, H. Sitter, N. S. Sariciftci. Temperature dependent charge transport in organic field-effect transistors with the variation of both carrier concentration and electrical field. J. Phys. D: Appl. Phys. 46 (2013). 495105. DOI: 10.1088/0022-3727/46/49/4951055.
• R. Ergun, C. Callı, E. Arici. Synthesis and characterization of Cu2ZnSnS4/Se4 nanoparticle inks for photovoltaic devices.Phys. Status Solidi C 12, No. 9–11, 1236–1240 (2015). DOI: 10.1002/pssc.2015100666.
• E. Arici, S. Karazhanov. Carbon nanotubes for organic/inorganic hybrid solar cells. Materials Science in Semiconductor Processing 41 (2016) 137–149. DOI:10.1016/j.mssp.2015.07.0867.
• F. Çolak , Z. Dalkılıç , A. Tabatabaei , R. Atlıbatur , Ü. Çolak , E. Arıcı and N. Karatepe. MoOx Doped Single-Walled Carbon Nanotube Films as Hole Transport Layer for Organic Solar Cells. ACTA PHYSICA POLONICA A, Vol. 131, No. 3, 474-476 (2017). DOI:10.12693/APhysPolA.131.4748.
• O. Urper, İ. Çakmak, N. Karatepe. Fabrication of carbon nanotube transparent conductive films by vacuum filtration method. Materials Letters (2018), 223, 210-214.

Kitap içinde bölüm:

1. H. Karaagac, E. Peksu, E. Arici, M. S. Islam. One-Dimensional Nanostructured Solar Cells. Chapter 15 of Low-Dimensional and Nanostructured Materials and Devices, NanoScience and Technology edited by H. Ünlü, Springer International Publishing, Switzerland (2016) DOI:101.1007/978-3-319-25340-4_15

Uluslararası bilimsel toplantılarda sunulan ve bildiri kitabında (Proceedings) basılan bildiriler:

1. O. Ürper, N. Karatepe, E. Arici. Carbon Nanotubes as Transparent  Electrodes for Organic Solar Cells.  E-MRS 2014, Lillie, France         26-30. 06.2014 (Poster Presentation)
2. O. Ürper, N. Karatepe, E. Arici.    Application of Carbon Nanotubes as Electrodes for Solar Cells. International Conference on Solar Energy For World Peace, Istanbul-Turkey          17-19.08.2013 (Poster Presentation)
3. M. Laki, A. Tabatabai, Ü. Çolak, N. Karatepe, E. Arici. High Purity Single Walled Carbon Nanotubes as Transparent Electrode Materials.  SolarTR-3, Third Turkish Solar Electricity and Exhibition Conference, Ankara, Turkey            27-30. 04.2015 (Oral Presentation)
4. R. Ergun, C. Callı, E. Arici. Thin Film Preparation and Characterization of Cu₂ZnSnS₄/Se₄ for Photovoltaic Applications. 11^th. International Conference on Diffusion in Solids and Liquids, Münih, Germany. 22-26.06.2015 (Oral Presentation)
5. E. Arici, R. Ergun, H. Karaagac, S. Karazhanov and A. Subrahmanyan. Comparison of the CZTS material properties and defects in theory and in dependence of synthesis methods. International Conference of Nanomaterials in Frontier Applications, ICNFA, 2015, Coimbature, India. 02-04.12.2015 (Invited Speaker)
6. E. Arici. Solar Energy Materials’ “ Globale Wende im Energiesystem und die Türkei. Seminar organized by Friedrich Ebert Stiftung,   Deutsch-Türkische Industrie- u. Handelskammer and  TADEV, Istanbul-Turkey 21.01.2016 (Panelist)
7. A. Tabatabaei Mohseni, F. Colak, R. Atlibatur, M. Laki, U. Colak, N. Karatepe, E. Arici. Development of Carbon Nanotube-Based Organic Solar Cells. Functional Nanomaterials in Industrial Applications: Academic-Industry Meeting, UCLan, Preston, UK.12.06.2016 (Oral Presentation)
8. R. Atlıbatur, F. Çolak, Z. Dalkılıç, A. Tabatabaei Mohseni, Ü. Çolak, E. Arıcı, N. Karatepe ‘MoOx Doped Single-Walled Carbon Nanotube Films as Hole Transport Layer for Organic Solar Cells’  6th APMAS, ISTANBUL-TR            29-31. 03.2016 (Oral Presentation)
9. Y.E. Boya, S. Karazhanov, E. Arici. CZTS/n-nano Si and CZTS/n-CdS heterojunctions. ISCM 2016, Ghuangzhaou-China. 26.06-01.07.2016 (Poster Presentation)
10.  Y. E. Boya, R. Ergun, E. Arici. Kesterite growth and its relation to solar cell performance. SOLARTR Conference & Exhibition, Turkey.         06.12-08.12.2016 (Oral Presentation)
11. E. S. Uygur, E. Peksu, H. Karaagac, E. Arici. Solution Processable CZTS Solar Cells.  BALEWARE conference 11-13 December 2016 at NM-AIST in Arusha, Tanzania. 12.11.2016 (Oral Presentation)

Laboratuvarda Tez Çalışması Yapan Doktora Öğrencileri

Selin ÖZEN
Pelin ATİLLA
Anıl ÜNSAÇ
Zeynep DALKILIÇ
Amin TABATABAEİ MOHSENİ