Thin-film engineering of doped nanocrystalline silicon and silicon carbide for advanced shj and topcon solar cells
Gelişmiş shj ve topcon güneş hücreleri için katkılı nanokristalin silisyum ve silisyum karbür ince film mühendisliği
- Tez No: 1023496
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda, silisyum tabanlı heteroeklem güneş hücresi (SHJ) ve tünel oksit geçişli pasifleştirilmiş kontaklı (TOPCon) güneş hücreleri hem araştırma hem de endüstriyel ölçekte rekor verimlilikler göstermiştir. Bu başarılar, büyük ölçüde yüksek etkinliğe sahip taşıyıcı-seçici kontakların uygulanması ve üstün ara yüzey pasifleştirme yaklaşımlarına atfedilmektedir. Bu tez çalışması, yüksek verimli SHJ ve TOPCon güneş hucreleri için taşıyıcı-seçici kontakların optimizasyonuna odaklanmaktadır. Çalışma kapsamında, SHJ aygıtları için fosfor katkılı nanokristalin silisyum (n-nc-Si:H) katmanları ve TOPCon uygulamaları için bor katkılı silisyum karbür (SiCx) ince filmleri hedeflenmiştir. İlk bölümde, SHJ aygıtlarında parazitik soğurmayı azaltırken yüksek iletkenliği korumak amacıyla n-tipi nc-Si:H katmanları incelenmiştir. Prekürsür gaz akışları ve basınç gibi biriktirme koşullarının kristallik faktörü ve elektriksel özellikler üzerindeki etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Ayrıca, ince film içerisindeki nanokristal boyutu ve dağılımına doğrudan içgörü sağlamak amacıyla TEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Katkılayıcı gaz akış hızlarının azaltılmasıyla kristallik faktörü %10,7'ye, yanal iletkenlik ise 1,19×10⁻² S/cm değerine kadar artırılmıştır. Elde edilen iletkenlik, standart n-a-Si:H ince film ile karşılaştırıldığında en az 10 kat iyileşme göstermiştir. İkinci bölümde ise, p-tipi a-SiC:H katmanları geliştirilmiş ve ısıl işlemler uygulanarak TOPCon güneş hucreleri için poli-SiCx(p) kontaklara dönüştürülmüştür. Karbon ilavesi, optik bant aralığını genişletmek ve soğurma kayıplarını azaltmak amacıyla kullanılırken, mükemmel pasifleştirme kalitesinin korunması hedeflenmiştir. Biriktirme parametreleri ve ısıl işlemlerin ince filmlerin elektriksel ve yapısal özellikleri üzerindeki etkileri kapsamlı olarak analiz edilmiştir. Hidrojenasyon ve FFO işlemleri sonrasında, poli-SiCx(p)/SiOx yapısı ile 700 mV iVoc ve 9 fA/cm² J0 değerleri elde edilerek yüksek pasifleştirme kalitesi sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Recently, silicon heterojunction (SHJ) and tunnel oxide passivated contact (TOPCon) solar cells have demonstrated record efficiencies at both research and industrial levels. These achievements are primarily attributed to the implementation of highly effective carrier-selective contacts and superior interface passivation. This thesis focuses on the optimization of carrier-selective contacts for high-efficiency SHJ and TOPCon solar cells. It specifically targets phosphorus-doped nanocrystalline silicon (n-nc-Si:H) layers for SHJ devices and boron-doped silicon carbide (SiCx) films for TOPCon applications. The first section investigates n-type nc-Si:H layers for SHJ devices to reduce parasitic absorption while maintaining high conductivity. The influence of deposition conditions such as precursor flow and pressure on crystallinity factor and electrical properties is systematically studied. Further, TEM was carried out to provide direct insights into nanocrystal size and distribution within the thin film. By decreasing the dopant gas flow rates, the crystallinity factor increased up to 10.7% and the lateral conductivity to 1.19×10⁻² S/cm. The conductivity improved at least 10 times compared to the standard n-a-Si:H thin film. In the second section, p-type a-SiC:H layers are developed and thermally treated to form poly SiCx(p) contacts for TOPCon solar cells. Carbon incorporation is employed to widen the optical bandgap and decrease absorption losses, while preserving excellent passivation. The effects of deposition parameters and thermal treatments on the electrical and structural properties of the thin films are comprehensively analyzed. The high passivation quality was obtained with a poly-SiCx(p)/SiOx structure with iVoc of 700 mV and J0 of 9 fA/cm² after hydrogenation and FFO treatments.
Benzer Tezler
- Molibden katkılı elmas-benzeri karbon filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve tribolojik özellikleri
Production, characterization and tribological properties of molybdenum doped diamond-like carbon films
EMRE ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. KÜRŞAT KAZMANLI
- Production of hydrogenated nanocrystalline silicon based thin film transistor
Hidrojenlenmiş nanokristal silisyum tabanlı ince film transistör üretimi
TAMILA ALIYEVA
Doktora
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
DOÇ. DR. İSMAİL ATILGAN
- Bazı tek ve çok katmanlı ince film yapıların X-ışını saçılma ve X-ışını kırınımı yöntemleri ile incelenmesi
Structural investigation of some mono and multilayer thin films by X-ray scattering and X-ray diffraction methods
URAL KAZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA İDE
- Modeling and optimization of PECVD processes and equipment used for manufacturing thin film photovoltaic devices
İnce film fotovoltaik aygıt üretiminde kullanılan plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) süreçleri ve ekipmanının modelleme ve optimizasyonu
ENGİN ÖZKOL
Doktora
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN KINCAL
- Nanocrystalline ZnO:Al thin films prepared by sol-gel dip coating technique and ZnO: Al/p-Si heterojunctions
Sol-gel daldırmalı kaplama tekniği ile üretilmiş nano yapılı ZnO:Al ince filmler ve ZnO: Al/p-Si heterokavşaklar
ÖZGE KARACASU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU