Growth of cu2znsns4 absorber layer on flexible metallic substrates for thin film solar cell applications
İnce film güneş pili uygulamaları için Cu2ZnSnS4 soğurucu katmanının esnek metalik alttaşlar üzerinde büyütülmesi
- Tez No: 371888
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GULNUR AYGUN OZYUZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Science and Technology, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Bu tez çalışmasında, p-tipi yarıiletken özelliğindeki Cu2ZnSnS4 (CZTS) yarıiletken bileşiğin, rijit özellikteki seramik ve cam alttaşlar ile esneyebilir özellikteki metal folyo alttaşlar üzerinde büyütülmesi ve elde edilen bileşiğin analizi amaçlanmıştır. CZTS yapısı iki aşamalı bir yöntem kullanılarak elde edilmiştir. İlk aşamada metalik öncül yapı DC mıknatıssal saçtırma yöntemi kullanılarak bahsedilen alttaşlar üzerinde büyütülmüştür. Saçtırma işlemini ikinci aşama olarak sülfürleme işlemi takip etmiştir. Bu çalışmada farklı alttaş kullanımın CZTS oluşumu üzerine olacak mümkün etkilerinin ve arka kontak / CZTS ara yüzeyinin mikro yapısal olarak incelenmiştir. Ayrıca, yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen sülfürleme işleminin CZTS oluşumundaki etkisi ayrıntılı olarak çalışılmıştır. Bunu dışında p-tipi yarı iletken CZTS yapının elektriksel özelliklerini belir-leyen taşıyıcı yoğunluğu, mobilite ve sıcaklığa bağlı elektriksel iletkenliği Hall etkisi ve dört-nokta yöntemleriyle ölçülmüştür. Soğurma katsayısı, optiksel geçirgenlik ve optik bant aralığı gibi özellikleri de incelenerek CZTS yapısının karekterizasyonu yapılmıştır. Raman ve XPS analizleri sülfürleme sonucu elde edilen yapıların Sn içeren ikincil fazlar dışında, tekil yapılı ince film CZTS filmlerin eldesinin başarılı olarak gerçekleştirildiğini göstermiştir. Ayrıca, öncelikli (112) kristal yönelimin oldukça yüksek bir şiddette ve keskin bir pik olarak elde edilmesi elde edilen CZTS yapısının güzel bir kristallenmeye sahip olduğu belirlendi. EDS analizi sonuçları örneklerin istenen ölçüde sülfür içerdiğini fakat Zn elementinin atomik oranın düşük olduğu görüldü. Soğurma katsayısı ve bant aralığı ölçümleri sonucu elde edilen CZTS yapısının güneş hücrelerinde soğurucu katman olarak kullanılmak üzere uygun özelliklerde olduğunu kanıtlamıştır. Son olarak Hall etkisi ölçümleri ile elde edilen CZTS yapılarının p-tipi yarıiletken özellik gösterdiği belirlenmiştir. Esneyebilir titanyum ve molibdenyum folyo alttaşların CZTS büyütmesi sırasındaki etkilerinin incelemesinin amaçlandığı bu çalışmada, CZTS yapısı ile termal genleşme katsayısı bakımından uyumsuzluk gösteren molibdenyum folyonun, CZTS yapının üzerinde yarık oluşumuna neden olduğu görülmüştür
Özet (Çeviri)
This thesis presents the results of the fabrication and investigation of Cu2ZnSnS4 (CZTS) p-type semiconducting compound on rigid and flexible substrates, such as soda lime glass, ceramics and metallic foil substrates. The CZTS material was obtained by using a two-stage method. In the first stage, the metallic precursor was deposited by using DC magnetron sputtering technique then, the sulfurization process followed it. The particular emphasis has been placed on the distinctive substrate behavior in the growth procedure, including the microstructural characterization of the CZTS structure and the investigations of the back contact/CZTS interface. Additionally, the effect of the high temperature sulfur treatment on the formation mechanism of CZTS structure investigated elaborately. Moreover, electrical properties including the temperature de-pendent electrical conductivity, carrier concentrations and mobility extracted from Hall Effect measurements, and optical properties including absorption coefficient, spectral transmission, and optical band gap have been determined to characterize CZTS thin films. Raman spectroscopy and XPS analysis of the sulfurized thin films revealed that, except for the presence of Sn-based secondary phases, nearly pure CZTS thin films were obtained. Additionally, the intense and sharp XRD diffraction peak from the (112) plane provided evidence of good crystallinity. EDS analysis indicated sufficient sulfur content but poor Zn atomic weight percentage in the films. Absorption and band-gap energy analysis were carried out to confirm the suitability of CZTS thin films for the usage as the absorber layer in solar cell applications. Finally, Hall Effect measurements showed the p-type semiconductor behavior of the CZTS samples. We aimed to investi-gate the role of the flexible titanium and molybdenum foil substrates in the growth mechanism of CZTS thin films. The crack formation in the CZTS layer on the Mo foils were detected, which is an indication of the incompatible thermal expansion coefficient of Mo with the CZTS structure.
Benzer Tezler
- Investigation of sulfurization temperature effects on Cu2ZnSnS4 thin films prepared by magnetron sputtering method on flexible titanium foil substrates for thin film solar cells
Sülfürleme sıcaklığının ince film güneş hücreleri için esnek Titanyum folyo alttaşları üzerine mıknatıssal saçtırma yöntemiyle hazırlanan Cu2ZnSnS4 ince filmlere etkisinin incelenmesi
DİLARA GÖKÇEN BULDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
PROF. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR
- Optimization of Cu2ZnSnS4 absorber layers via sulfurization of electrodeposited Cu-Zn-Sn precursors for photovoltaic applications
Başlık çevirisi yok
BEGÜM ÜNVEROĞLU
- Magnetron sputtering growth of AZO/ZnO /Zn(O,S) multilayers for Cu2ZnSnS4 thin film solar cells: Material and device characterization
Cu2ZnSnS4 ince film güneş hücreleri için AZO/ZnO /Zn(O,S) çoklu katmanlarının mıknatıssal saçtırma ile büyütülmesi: Malzeme ve aygıt karakterizasyonu
FULYA KÖSEOĞLU
Doktora
İngilizce
2017
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
DOÇ. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
- Synthesis of ZnO and Si nanowires for the fabrication of 3rd generation solar cells
Üçüncü nesil güneş pillerinin üretimi için ZnO ve Si nanotellerin sentezlenmesi
ELİF PEKSU
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN KARAAĞAÇ
- Efficiency studies of Cu2ZnSnS4 thin film solar cell
Cu2ZnSnS4 ince film güneş hücrelerinin verim çalışmaları
ECE MERİÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRCAN ARAL