Fabrication and characterization of single crystalline silicon solar cells
Tek kristal silikon güneş gözeleri üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 269009
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Fotovoltaik güneş gözeleri kullanılarak elektrik enerjisi üretimi, dünyamızın iklimini tehdit eden fosil bazlı yakıtlara karşı en gelecek vadeden ve geçerli alternatiftir. Fotovoltaik piller, güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren yarı iletken cihazlardır. Bu çevre dostu elektronik süreç, uzun yıllar bakım ve bozulmaya maruz kalmadan kullanılabilir. Fotovoltaik teknolojiler son yıllarda farklı alanlarda çeşitlilik kazanmıştır. Birçok avantjı olan farklı teknolojiler geliştirilmiştir. Buna rağmen, %85 pazar payı ile, Si pul tabanlı güneş gözeleri en yaygın kullanılan fotovoltaik sistemlerdir. Bunun bir nedeni, Si teknolojisinin mikro elektronik sanayide uzun yıllardır bilinen bir teknoloji olmasıdır.Bu tez tek kristal güneş gözelerinin üretimi ve her bir üretim basamağının karakterizasyonu ile optimize edilmesi konularını kapsar. Yüzey şekillendirilmesi ile ışık hapsedilmesi, örnek temizliği, difüzyon, litografi, tavlama, yansıma engelleyici katman kaplama, kenar izolasyonu aşamaları, sistematik bir yaklaşımla incelenmiştir. Her örnek seti, akım voltaj ölçümleri, quantum verimliliği ve yansıma değerleri göz önünde bulundurularak karakterize edilmiştir. Bu çalışma süresince AM1.5G durumunda elde edilen en yüksek verim %10.37'dir. Bu değer, ticari olarak kullanılmakta olan göze değerlerinin altındadır. Bu düşük değerin en büyük nedeni ince metal kontaklardan kaynaklanan yüksek seri dirençtir. Seri direnç etkileri azaltıldığında verimliliğin arttığı gözlemlenmiştir.Son olarak metal nanoparçacıkların Si pul üzerinde plazmonik salınımlarının ışık hapsedilmesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Metal nano parçacıkların plazmonik saçılmaları, son yıllarda büyük ilgi çekmektedir. Altın nanoparçacıkların silisyum yüzeyi üzerinde kandiliğinden oluşumu başarıyla gözlemlenmiştir. Nano parçacıkların optik özellikleri incelenmiştir fakat göze verimi üzerindeki etkileri için daha fazla araştırma gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
The electricity generation using photovoltaic (PV) solar cells is the most viable and promising alternative to the fossil-fuel based technologies which are threatening world?s climate. PV cells directly convert solar energy into electrical power through an absorption process that takes place in a solid state device which is commonly fabricated using semiconductors. These devices can be employed for many years with almost no degradation and maintenance. PV technologies have been diversified in different directions in recent years. Many technologies with different advantages have been developed. However, with more than %85 percent market share, Si wafer based solar cells have been the most widely used solar cell type. This is partly due to the fact that Si technology is well known from the microelectronic industry.This thesis is concerned with the production of single crystalline silicon solar cells and optimization of process parameters through the characterization of each processing step. Process steps of solar cell fabrications, namely, the light trapping by texturing, cleaning, solid state diffusion, lithography, annealing, anti reflective coating, edge isolation have all been studied with a systematic approach. Each sample set has been characterized by measuring I-V characteristics, quantum efficiencies and reflectance characteristics. The best efficiency that we reached during this study is 10.37% under AM1.5G illumination. This is below the efficiency values of the commercially available solar cells. The most apparent reason for the low efficiency value is the series resistance caused by the thin metal contacts. It is observed that the efficiency upon the reduction of series resistance effect is reduced. We have shown that the texturing and anti-reflective coating have a critically important effect for light management for better efficiency values.Finally we have investigated the fabrication of metal nanoparticles on the Si wafer for possible utilization of plasmonic oscillation in them for light trapping. The self assembly formation of gold nanoparticles on silicon surface has been successfully demonstrated. The optical properties of the nanoparticles have been studied; however, further and more detailed analysis is required.
Benzer Tezler
- Development of titanium oxide thin film as electron selective passivating contact in N-type silicon solar cells
N-tipi silikon güneş hücrelerinde elektron seçici pasivasyon temasında titanyum oksit ince filmin geliştirilmesi
NASER BEYRAGHI
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Capacitance-voltage and current-voltage characteristic properties of ZnO:Al/p-Si heterojunction
ZnO:Al/p-Si heterokavşakların kapasitans-voltaj ve akım-voltaj karakteristik özellikleri
YELİZ KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Frequency-selective remote actuation via continuous beam spans
Sürekli kiriş dizileri yardımıyla frekans-seçici uzaktan tahrik
JABER SALAMAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN
- Fabrication and characterization of a planar water gated transistor utilizing ultra thin single crystalline silicon film
Çok ince tek kristalli silisyum film kullanan yatay sıvı kapılı transistörün üretimi ve belirlenmesi
OZAN ERTOP
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENOL MUTLU
- Hidrojenlendirilmiş nanokristal silisyum alt-oksit (nc-SiOx:H; x<1) ince filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication of hydrogenated nanocrystalline silicon suboxide (nc-SiOx:H, x<1) thin films and their characterization
KEMAL RÜZGAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU