Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 383003
  2. Yazar: ENGİN ÖZKOL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SERKAN KINCAL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 211

Özet

Plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD), ince film tabanlı aygıt üretiminde yaygın olarak kullanılan tekniklerden biridir. Bir PECVD reaktörünün çalışma koşulları, film biriktirme koşullarına olduğu kadar plazma temizlik prosedürlerine ve üretilen malzeme kalitesine göre de optimize edilmelidir. Bunun yanısıra, gaz hatları ve odası, kompresörler ve diğer yardımcı üniteler gibi harici destek sistemlerinin PECVD ile etkileşimleri anlaşılmalı ve karakterize edilmelidir. Temel ilkelere ya da deneysel verilere dayalı modelleme, bu optimizasyon sürecinde zaman kazandırması açısından çok önemli bir araçtır. Bu çalışmada, öncelikle kullanılmakta olan sistemin temel ilkelere dayalı ısısal modeli oluşturulmuş, ve bu model üzerinden daha iyi taban sıcaklık seviyeleri ve düzgün sıcaklık dağılımları hesaplanarak iyileştirilmiş bir PECVD tasarımı önerilmiştir. Diğer yandan, malzeme optimizasyonları için, temel ilkelere dayalı modelleme kesin bir şekilde anlaşılması zor olduğundan, deneysel tasarımlara dayalı ampirik modeller kullanılmıştır. İnce film fotovoltaik aygıtlarda kullanılan katmanlar, birbirinden ayrı olarak, kristanilite, kalınlık, büyütme hızı açısından olduğu kadar kritik optik ve elektriksel özellikler açısından da optimize edilmiştir. Hidrojenlendirilmiş katkısız, n- ve p- katkılı ince film silisyum katmanları amorf (a-Si:H), nano-kristal, ve mikro-kristal fazlarında karakterize ve optimize edilmiştir. Ayarlanabilir silisyum ve azot konsantrasyonlarında amorf silisyum nitrit (SiNx) ince filmler; kalınlık profili nanometre ölçeğinde kontrol edilebilen gümüş ince filmler; tekrarlanabilir iletkenlik standartlarında aluminyum katkılı çinko oksit (AZO) ince filmler başarıyla üretilmiştir. Katmanların bireysel optimizasyonları tamamlandıktan sonra silisyum bazlı birçok ince film fotovoltaik aygıt üretilmiştir. Bu çalışmada sunulan değişik performanslar arasında p-i-n yapılı eş-eklemli a-Si:H, hetero-eklemli ve katkısız ince katmanlı hetero-eklemli (HIT) aygıtlar bulunmaktadır. a-Si:H p-i-n yapısında %2.9 (başlangıç), hetero-eklemli aygıtta %15.9, ve tek taraflı HIT yapısında %12.5 verim kaydedilmiştir.

Özet (Çeviri)

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is a common technique used in thin film based device fabrication. Operation conditions of a PECVD reactor need to be optimized in terms of deposition conditions as well as plasma cleaning procedures to deliver desired deposited material qualities. In addition, interactions with external support systems such as gas lines and cabinet, compressors and utility production units need to be understood and characterized. Modeling, whether based on fundamental principles or experimental data, is an essential tool in this optimization process, reducing the time required for experimentation. In this work, a first principles based thermal model of the system is constructed, guiding the design of an improved PECVD chamber delivering better substrate temperature levels and uniformity. On the other hand, material optimization work is supported by the identification of empirical models based on designed experiments, since fundamental models for these interactions are too complicated to be modeled accurately. Individual thin film layers, involved in thin film photovoltaic devices, were optimized in terms of crystallinity, thickness, deposition rate as well as critical optical and electrical properties. The growth of hydrogenated silicon thin films in amorphous (a-Si:H), nano-crystalline, and micro-crystalline regions with intrinsic, n- and p- doping types were characterized and optimized. Amorphous silicon nitride (SiNx) thin films with tunable silicon and nitrogen concentration, silver thin films with controlled thickness profile down to nm scale, aluminum doped zinc oxide (AZO) thin films with repeatable uniform conductivity were realized successfully. After completing the optimization of these individual layers, several thin film silicon based photovoltaic devices were fabricated. The different performances that are reported in this work include a p-i-n structured homojunction a-Si:H device, a heterojunction device and a heterojunction with intrinsic thin layer (HIT) structured device. The efficiency values of 2.9 % (initial) for a-Si:H p-i-n structure, 15.9 % for heterojunction solar device and 12.5 % for one sided HIT device were recorded.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    708212

    Biyogaz yakıtlı reaktivite kontrollü sıkıştırma ateşlemeli bir motorun modellenmesi ve çalışma parametrelerinin optimizasyonu

    Modeling and optimization of a biogas fueled reactivity controlled compression ignition engine

    TÜLAY ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    EnerjiBatman Üniversitesi

    Yenilenebilir Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN ŞENER

  2. Tez No

    670568

    Elektronik harp tehdit değerlendirmesi kapsamında silah-hedef tahsisi probleminin modellenmesi ve optimizasyonu

    Modeling and optimization of weapon-target allocation problem in the scope of electronic warfare threat assessment

    MERVE AÇARLAR BARLAS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMilli Savunma Üniversitesi

    Askeri Elektronik Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALUK GÖZDE

  3. Tez No

    338546

    Modeling and optimization of hybrid electric vehicles

    Elektrikli hibrit araçların modellenmesi ve optimizasyonu

    ŞAMİL BURAK ÖZDEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. Y. SAMİM ÜNLÜSOY

  4. Tez No

    346415

    Demontaj hattı dengeleme problemi içeren kapalı çevrim tedarik zincirlerinin bulanık ortamda modellenmesi ve optimizasyonu

    Modeling and optimization of the integrated problem of closed-loop supply chain network design and disassembly line balancing under fuzzy environment

    EREN ÖZCEYLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TURAN PAKSOY

  5. Tez No

    360584

    Modeling and optimization of micro scale pocket milling operations

    Mikro ölçekli cep frezeleme işlemlerinin modellenmesi ve eniyilemesi

    BENGİSU SERT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT

Geri Dön