Fotovoltaik uygulamalar için üretilen dörtlü yarıiletken filmlerin optik ve yapısal özellikleri
Optical and structural characteristics of quaternary semiconductor thin films for photovoltaic applications
- Tez No: 450289
- Danışmanlar: PROF. DR. TAHSİN KILIÇOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Dünyada enerjiye olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu ihtiyacın giderilmesinde kullanılan fosil yakıtlar bir yandan tükenirken diğer yandan çevresel felaketlere neden olmaktadır. Bu açıdan yenilenebilir enerjiler içerisinde güneş enerjisi, ihtiyaçların sağlanmasında en önemli aday kaynaktır. Son yıllarda bu konuda oldukça önemli ve heyecan verici çalışmalar yapılmaktadır. Doğada da kayaç halinde bulunan Cu2ZnSnS4 (CZTS), kesterit, ticari olarak gittikçe yaygınlaşmaya başlayan Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) ince film güneş pillerine en olası alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ġçerdiği malzemelerin ucuzluğu ve teorik olarak Shockley-Queisser limitinde en uygun bant aralığı olan 1.5 eV luk optik bant aralığı değerine sahip olması ve büyük soğurma katsayısıyla (104 cm-1) CZTS, ince film güneş pili için çok uygun bir soğurucu katman malzemesidir. Cu2CdSnS4 (CCTS) ise 1.37 eV bant aralıklı, 104 cm-1 soğurma katsayısına sahip yapısı CTZS'ye benzeyen bir yarıiletkendir. Bu çalışmada güneş pili üretiminde kendine yer bulmaya başlayan ucuz ve bol bulunan malzemelerden Cu2CdSnS4 (CCTS) ve Cu2ZnSnS4 (CZTS) dörtlü yarıiletken filmler, ultrasonik sprey piroliz yöntemleriyle cam altlıklar üzerine üretilmiştir. Ġnce filmlerin yapısal özellikleri X ışını kırınımı (XRD), molekül yapısı Raman Spektroskopisi, yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Güneş pili uygulamasında soğurucu katman olarak kullanılacak filmlerin ışık geçirgenliği ve soğurma özellikleri UV-VIS-NIR cihazı ile belirlendikten sonra optik bant aralıkları tespit edilmiştir. Önemli güneş pili parametrelerinden olan taşıyıcı yük yoğunluğu, iletkenlik tipi ve özdirenç Hall Etkisi ölçüm sistemiyle ölçülerek güneş pili üretimi için en uygun parametreleri taşıyan filmlerden güneş pili üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
The need for energy has been increasing day by day in the world. Fossil fuels which are used to eliminate the need, are both depleted and cause environmental disasters. In this respect, solar energy among renewable energies is the most important candidate for energy resource. In recent years, studies on this issue have been very important and exciting. Kesterite phase of Cu2ZnSnS4 (CZTS) occurs in the nature and is the most likely alternative to Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) thin film solar cells which started to spread increasingly in all over the world. CZTS is very suitable absorber layer material for thin film solar cells due to containing cheap material, has a 1.5 eV band gap that is the most appropriate for theoretical Shockley-Queisser limit values and the large absorption coefficient (104 cm-1). Cu2CdSnS4 (CCTS) is a semiconductor with a band gap of 1.37 eV and has a large absorption coefficient over 104 cm−1 which makes it a possible photovoltaic material. Its structure is similar to CZTS. In this work, cheap and abundant material containing Cu2CdSnS4 (CCTS) and Cu2ZnSnS4 (CZTS) starting to find its place in solar cell production, quaternary semiconductor films were produced on glass substrates by ultrasonic spray pyrolysis method. The structural features of the thin films were determined by X-ray diffraction (XRD), the molecular structure by Raman spectroscopy, surface morphology by Scanning Electron Microscopy (SEM). Light transmittance and absorbance of the films were used for determining of absorption properties by UV-VIS-NIR as absorber layers in photovoltaic applications. Optical band gaps of the films were determined. Important electrical parameters of solar cells such as charge carrier density, conductivity type and resistivity were measured by Hall effect measurement system. Solar cells were fabricated by using most appropriate thin films according to optical and electrical properties.
Benzer Tezler
- Material and device characterization of ZnInSe2 and Cu0.5Ag0.5InSe2 thin films for photovoltaic applications
ZnInSe2 ve Cu0.5Ag0.5InSe2 ince filmlerinin fotovoltaik uygulamalar için malzeme ve aygıt karakterizasyonu
HASAN HÜSEYİN GÜLLÜ
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET PARLAK
PROF. DR. AYŞE ÇİĞDEM ERÇELEBİ
- X-ray photoelectron spectroscopy analysis of magnetron sputtered Cu2ZnSnS4 based thin film solar cells with CdS buffer layer
CdS tampon katmanlı mıknatıssal saçtırılmış Cu2ZnSnS4 tabanlı ince film güneş hücrelerinin X-ışını fotoelektron spektroskopi analizi
AYTEN CANTAŞ BAĞDAŞ
Doktora
İngilizce
2017
Enerjiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER
- Copper zinc tin sulfite CZT(S,Se) for solar cell applications
Bakır çinko kalay sülfat CZT(S,Se) için güneş pili uygulamaları
YUNUS EMRE BOYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÜLKÜ ARICI
- Güneş pili uygulamaları için çoklu ve geniş bant metamalzeme soğurucu tasarımı
Multiband and wideband metamaterial absorber designs for solar cell applications
JAAFAR ALSMAEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN
- Fotovoltaik uygulamalar için sıçratma yöntemi ile üretilen ZnO ince filmlerde katkı elementlerinin etkisi
Etching of the thin films produced with sputtering method effects of the doping elements and photovoltaic applications
ÜMMÜ MUSTAFAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KARAASLAN