Advanced laser scribing strategies for high-performance perovskite solar modules under solar and indoor illumination
Güneş ışığı ve iç ortam aydınlatması altında yüksek performanslı perovskıt güneş modüllerı içın gelışmış lazer desenleme yöntemleri
- Tez No: 1015604
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ, PROF. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Diyod lazer, Yarı iletken güneş pili, Diode laser, Semiconductor solar cell
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Perovskit güneş hücreleri, son yaklaşık 15 yıl içerisinde performans bakımından üstel bir artış sergilemiştir. Bu malzemenin ana akım fotovoltaik teknolojiyle olan uyumluluğu; düşük üretim maliyeti, bant aralığı ayarlanabilirliği ve kusur toleransı gibi çeşitli parametrelere dayanmaktadır. Lazer kazıma süreçleriyle gerçekleştirilen monolitik seri bağlantı; akım üretimini sınırlandırırken foto-gerilimin artırılmasına olanak tanıdığı için ölçek büyütme çalışmaları adına büyük bir potansiyel sunmaktadır. Bu tez çalışması, hem güneş (AM 1.5G) hem de iç mekân aydınlatma koşulları altında lazer kazıma parametrelerinin optoelektronik optimizasyonunu ele almaktadır. Söz konusu aydınlatma türleri arasındaki tayfsal dağılım ve ışınım şiddeti seviyelerindeki belirgin farklar, özgün modül tasarım stratejilerinin uygulanmasını zorunlu kılmaktadır. Özellikle, her iki koşul altında üretilen farklı akım yoğunlukları; seri direnç toleransları ve ara bağlantı geometrisinin iyileştirilmesi üzerinde farklı kısıtlamalar oluşturmaktadır. P1-P2-P3 desenleme işlemleri için fonksiyonel katmanlardaki hasarı en aza indirmeye ve ara bağlantı ile kontak katmanlarının elektriksel direncini düşürmeye odaklanılarak, piko ve nanosaniye lazer kazıma süreçlerinin iyileştirilmeleri üzerine detaylı çalışmalar yürütülmüştür. Ayrıca, yüksek elektriksel ve optik dolum faktörü ile yüksek elektriksel performansı korurken ara bağlantı tasarımını basitleştiren 'P2-içermeyen' bir modül mimarisi geliştirilmiştir. Bu çalışmanın çıktıları; ölçeklenebilir, yüksek performanslı perovskit güneş modülleri için lazer-malzeme etkileşimleri ve ara bağlantı stratejileri hakkında yeni bakış açıları sunarak, bu cihazların hem dış hem de iç mekan enerji hasadı uygulamalarındaki kullanımının yolunu açmaktadır.
Özet (Çeviri)
Perovskite solar cells have demonstrated an exponential increase in performance over the past ~15 years. The compatibility of this material with mainstream photovoltaic technology lies in several parameters, such as low production cost, bandgap tunability, and defect tolerance. Monolithic series connection achieved by laser scribing processes holds great promise for upscaling, as it enables limited current generation and increased photo-voltage. This thesis addresses the optoelectronic optimization of laser scribing parameters for both solar (AM 1.5G) and indoor illumination conditions. The significant disparities in spectral distribution and irradiance levels between these illumination types necessitate distinct module design strategies. Specifically, the varying current densities generated under each condition impose different constraints on series resistance tolerances and the optimization of interconnection geometry. Detailed studies were conducted to optimize pico- and nanosecond laser scribing processes for P1-P2-P3 patterning, with emphasis on minimizing damage to functional layers and reducing the electrical resistance of the interconnection and contact layers. Furthermore, a P2-free module architecture was developed to simplify the interconnection design while maintaining high electrical and optical fill factor and high electrical performance. The outcomes of this work provide new insights into laser-material interactions and interconnection strategies for scalable, high-performance perovskite solar modules, paving the way for their applications in both outdoor and indoor energy harvesting.
Benzer Tezler
- Performance, design and interconnection optimization of shingled solar cell for a photovoltaic module application
Fotovoltaik modül uygulamalarında kiremitli güneş hücrelerinin performans, tasarım ve ara bağlantı optimizasyonu
MERYEM EZGİ KARAHALLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. RAŞİT TURAN
DOÇ. DR. TALAT ÖZDEN
- Development of laser-induced graphene based flexible thermoelectric generators
Lazerle yazılmış grafen tabanlı esnek termoelektrik cihazların üretilmesi
VALA CAN AŞKAN
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AHMET YAVUZ ORAL
DOÇ. DR. NİHAN AYDEMİR
- Cu2SnS3 ince film güneş hücrelerinin geliştirilmesi
Development of Cu2SnS3 thin film solar cells
BERKCAN ERENLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ATEŞ
PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZÇELİK
- Laser-induced refractive index and birefringence control in silicon with advanced spatial laser modulation
Gelişmiş lazer demeti desenlendirme yöntemleri ile silisyum içerisinde kırıcılık indisi ve çift kırılma kontrolü
ALPEREN SALTIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR TOKEL
- Orta ve ileri evre glokomlu gözlerde optik koherens tomografi, Heilderberg retina tomografisi ve tarayıcı lazer polarimetri bulgularının görme alanı global endeksleriyle karşılaştırılması
Comparison of the visual field global indices findings with optical coherence tomography, Heidelberg retinal tomography and scanning laser polarimetry findings in moderate and advanced glaucomatous eyes
MEHMET EMİN ASLANCI
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2009
Göz HastalıklarıUludağ ÜniversitesiGöz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BAYKARA