CdS/CdTe heteroeklemlerin elektriksel ve fotovoltaik özellikleri
Electrical and photovoltaic properties of CdS/CdTe heterojunctions
- Tez No: 154368
- Danışmanlar: PROF.DR. TAYYAR CAFEROV
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: CdS/CdTe heteroeklem, difüzyon, degradasyon xı, CdS/CdTe heterojunction, diffusion, degradation xn
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
ÖZET CdS ve CdTe ince filmlerin ve CdS/CdTe ince film heteroeklemlerin yapısal, elektrik, optik ve fotovoltaik özellikleri incelendi. CdS filmler vakumda termal buharlaştırma ve kimyasal püskürtme yöntemleri ile hazırlandı ve CdTe filmler yakın mesafeli süblimasyon (close spaced sublimation-CSS) yöntemiyle elde edildi. CdS ve CdTe filmlerin kristalik yapısı X-ışınları kırınımı ölçümleriyle araştırıldı ve yasak bant aralıkları optik absorbsiyon spektrumlarmdan hesaplandı. Termal buharlaştırmayla elde edilen CdS filmlerin kübik (a=5,821Â), kimyasal püskürtme ile elde edilen CdS filmlerin ise hekzagonal yapıda kristalleştiği (a=4,106Â, c=6,672Â) belirlendi. Kübik CdS filmlerin yasak bant aralıkları Eg=2,40 eV, hekzagonal CdS filmlerin Eg=2,47 eV olarak hesaplandı. CdTe filmler kübik yapıda kristalleşti (a=6,465Â) ve yasak bant aralıkları 1,50 eV olarak hesaplandı. CdS(kübik)/CdTe ve CdS(hekzagonal)/CdTe heteroeklemlerin uygunsuzluk parametreleri sırasıyla %9,6 ve %4,0 olarak belirlendi. CdS/CdTe heteroeklemlerin elektriksel ve fotovoltaik özellikleri incelendi. CdS(hekz)/CdTe heteroeklemin fotovoltaik parametrelerinin (Voc=310 mV, Jsc=2,15 mA/cm2), CdS(küb)/CdTe heteroeklem parametrelerinden (Voc=142 mV, Jsc=0,13 mA/cm2) yüksek olduğu gösterildi. Bunun sebebi CdS(hekz)/CdTe heteroeklemin uygunsuzluk parametresinin, CdS(küb)/CdTe heteroekleminkine göre daha düşük olmasıdır. CdS(küb)/CdTe heteroeklemde CdCl2 uygulamasından sonra heteroeklemin açık devre gerilimi 120 mV'dan, 327 mV'a ve kısa devre akım yoğunluğu 104 uA/cm2'den, 225 uA/cm2,ye arttığı gösterildi. CdTe yüzeyinin kimyasal aşındırılması sonucunda CdS(hekz)/CdTe heteroeklemde açık devre geriliminin 400 mV'dan, 505 mV'a ve kısa devre akım yoğunluğunun 1,67 mA/cm2'den, 2,5 mA/cm2'e arttığı bulundu. Ayrıca CdS(küb)/CdTe(bulk) heteroeklemde 3,6 mA/cm2 kısa devre akım yoğunluğu ile 720 mV'luk yüksek açık devre gerilimi elde edildi. CdTe filme bakır difüzyonu sonucu CdS/CdTe pillerin açık devre geriliminin 456 mV'dan, 550 mV'a, kısa devre akım yoğunluğunun 7 mA/cm2'den, 32 mA/cm2'ye, fiil faktörünün 0,28'den, 0,38'e ve veriminin %0,9'dan, %6,8'e arttığı belirlendi. Parametrelerin iyileşmesinde önemli etken, Cu katkısıyla CdTe'nin direncinin düşmesi ve akımın artmasıdır. CdS/CdTe(Cu) ve CdS/CdTe pillerin fotovoltaik parametrelerinin değişimi (degradasyonu) ters yön ve doğru yönde uygulanan gerilimler ve kısa devre şartlarında incelendi. CdS/CdTe(Cu) pillerin performanslarının uygulanan etkiler sonucunda azaldığı (yaklaşık %15-40) gösterildi. Bu sonuçlar, elektrodifüzyon neticesinde bakır iyonlarının eklem bölgesindeki ve CdTe filmdeki konsantrasyon dağılımının değişimi ile yorumlandı. Buna karşın bakır kullanılmayan CdS/CdTe pillerin performansı artmıştır. CdS/CdTe(Cu) pillerin degradasyon deneylerinden bakırın CdTe'de difüzyon katsayısı D=3,3 xl0"H cm2/s olarak (T=300K) hesaplandı.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Structural, electrical, optical and photovoltaic properties of CdS and CdTe thin films and CdS/CdTe heteroj unctions were examined. CdS films were grown by vacuum thermal evaporation and spray-pyrolysis methods and CdTe films obtained by close-spaced sublimation (CSS) method. Crystalline structure of CdS and CdTe films investigated by X-ray diffraction measurements and their band gap calculated from optical absorption spectra. It is determined that the CdS films, which obtained by thermal evaporation, were cubic (a=5,821Â) and the films obtained by spray-pyrolysis were in hexagonal structure (a=4,106Â, c=6,672Â). Band gap of the films calculated as Eg=2,40 eV for cubic CdS and Eg=2,47 eV for hexagonal CdS. CdTe films were in cubic structure and their band gap calculated as 1,50 eV. Lattice mismatch of CdS(cub)/CdTe and CdS(hekx)/CdTe heteroj unctions determined as %9,6 and %4,0 respectively. Electrical and photovoltaic properties of CdS/CdTe heteroj unctions were investigated. It is shown that the parameters of CdS(hex)/CdTe heterojunction (Voc=310 mV, Jsc=2,15 mA/cm2) is higher than those of CdS/CdTe heterojunction (Voc=142 mV, Jsc=0,13 mA/cm2). The less lattice mismatch parameter value for CdS(hex)/CdTe comparing to CdS(cub)/CdTe is the reason of this result. It is shown that the open circuit voltage is increased to 327 mV 9 9 from 120 mV and the short circuit current is increased to 225 uA/cm from 104 uA/cm after CdCİ2 treatment at CdS(cub)/CdTe heterojunction. It is found that chemical etching of CdTe surface at CdS(hex)/CdTe heterojunction resulted in an increase for open circuit voltage from 9 9 400 mV to 505 mV and an increase from 1,67 mA/cm to 2,5 mA/cm for short-circuit current density. Besides, a short-circuit current density of 3,6 mA/cm2 and a high open circuit voltage of 720 mV obtained at CdS(hex)/CdTe(bulk) heterojunction. It is determined that copper diffusion into CdTe film resulted in increases from 456 mV to 9 9 550 mV for open circuit voltage, from 7 mA/cm to 32 mA/cm for short-circuit current density, from 0,28 to 0,38 for fill factor and from %0,9 to %6,8 for efficiency of CdS/CdTe cells. The important factor for the increase of cell parameters is the increase of current with the decrease of the CdTe resistance after Cu doping. Changes in the photovoltaic parameters (degradation) of CdS/CdTe(Cu) and CdS/CdTe cells were examined under reverse and forward bias and under short-circuit circumstances. Decrease of the CdS/CdTe(Cu) cell performances (nearly % 15-40) under these effects were shown. These results attributed to concentration redistribution of copper ions by electrodiffusion at junction region and in CdTe film. On the contrary, performance of undoped CdS/CdTe cells were increased. From the degradation experiments of CdS/CdTe(Cu) cells, diffusion coefficient of copper in CdTe calculated as D=3,3 xlO“”cm2/s (T=300K).
Benzer Tezler
- İnvestigation of thin film Cds/CdTe heterojunction devices
İnce film n-cds/p-CdTe heteroeklem aygıtların incelenmesi
HABİBE MAMIKOĞLU
Doktora
İngilizce
1994
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM ERÇELEBİ
- CdZnTe ve CdZnS ince filmlerin hazırlanması ve incelenmesi
Preparation and investigation of CdZnTe and CdZnS thin films
FATİH ONGÜL
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL ÇINGI
- CdS/CdTe güneş hücrelerinde pencere ve soğurma katmanlarına selenyum katkısının hücre performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of selenium addition to window and absorption layers on cell performance in CdS/CdTe solar cells
ALİ ÇİRİŞ
Doktora
Türkçe
2021
EnerjiKaradeniz Teknik ÜniversitesiYenilenebilir Enerji Kaynakları
PROF. DR. EMİN BACAKSIZ
- CdS/CdTe güneş hücrelerinde MoS2 ince filminin ara tabaka olarak kullanılması ve etkisi
The use and effects of MoS2 thin film as interlayer in CdS/CdTe solar cells
ARİFE EFE GÖRMEZ
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDAL SÖNMEZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ MÜCAHİT YILMAZ
- The photovoltaic applications for thin film CdS/CdTe solar cells
CdS/CdTe ince film güneş pillerinin fotovoltaj uygulamaları
MEHMET CANDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZTAŞ