Characterization of molybdenum oxide and magnesium doped zinc oxide charge transport layers deposited by sputtering for heterojunction solar cells
Heteroeklem güneş hücreleri için saçtırma yöntemi ile büyütülmüş molibden oksit ve magnezyum katkılı çinko oksit yük taşıyıcı tabakaların karakterizasyonu
- Tez No: 463609
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ, DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Grup IV yarı iletkenleri, grup III ve V elementleri ile katkılanması sonucunda sırasıyla p ve n tipi davranışa sahip olması, ilgili katmanların çoklueklem güneş hücresi yapılarında kullanımına olanak sağlamaktadır. Buna karşın hali hazırda kullanılan birçok, CIGS, CdTe ve perovskit gibi, bileşik yapısındaki yarı iletken kendiliğinden, n ya da p tipi malzeme davranışına sahiptir. Bu nedenle, çoklueklem yapılarda soğurucu ve elektron taşıyıcı katmana (ETK) ait iletkenlik bantlarının ve soğurucu ve delik taşıyıcı katmana (DTK) ait değerlik bantlarının düzgün bir hizalanmaya sahip olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, çoklueklem güneş hücrelerinde kullanılmak üzere, reaktif rf manyetron saçtırma yöntemi ile üretilen molibden oksit (MoOx) DTK ve magnezyum katkılı çinko oksit (ZnxMg1-xO) ETK'larının yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Oksijen-eksikli MoOx'teki kusur seviyeleri molibden oksidin yüksek iş fonksiyonuna sahip bir metal gibi davranmasını sağlar. Bu çalışmada molibden oksitteki oksijen eksikliği büyütme esnasında ve sonrasındaki ısıl tavlama ile oluşturulmuştur. Değerlik bandı yakınında oluşan kusur seviyeleri XPS ile analiz edildi. MoOx'in kristalografik özellikleri XRD ile; kırılma indeksi, sönüm katsayısı ve film kalınlıkları ise spektroskopik elipsometri ile belirlendi. Son olarak, üretilen MoOx ince filmlerinin yansıma ve geçirgenlik tayfları ölçüldü. ZnOx düşük maliyeti ve yüksek elektrik iletkenliği sebebiyle yaygın kullanılan ETK'ların yerini almak için iyi bir alternatiftir. Bu çalışmada, bileşik içindeki Mg katkı seviyesi değiştirilerek malzemenin bant aralığının ayarlanması amaçlanmıştır. Optik bant aralığı çalışmaları geçirgenlik verilerinin Tauc analiziyle yapıldı. ZnxMg1-xO filmlerinin optik katsayıları ve film kalınlıkları spektroskopik elipsometri ile belirlendi. ZnOx ETK kullanılarak perovskit güneş hücreleri üretildi.
Özet (Çeviri)
Group IV semiconductors can easily be doped by group III and V elements to possess p and n type behavior, respectively, which enables homojunction solar cell designs. However, most of the compound semiconductors including CIGS, CdTe and perovskite can intrinsically be either n or p type. Therefore, heterojunction structures with well-aligned conduction bands between the absorber and electron transport layer (ETL) and well-aligned valence bands between the absorber and hole transport layer (HTL) are required. This thesis aims to investigate structural, optical and electrical properties of molybdenum oxide (MoOx) HTL and magnesium-doped zinc oxide (ZnxMg1-xO) ETL fabricated by reactive rf magnetron co-sputtering for heterojunction solar cells. MoO3 is a semiconductor with a band gap of 3.3 eV; however, defect states in oxygen-deficient MoOx make it act like a high work function metal. In this study, oxygen vacancies were created both by stoichiometry control during deposition and by post annealing. Defect states formation near the valance band edge and its influence on work function of the material were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Crystallographic properties of MoOx films were examined by X-ray diffraction (XRD). Refractive indices, extinction coefficients and thicknesses of thin films were determined by spectroscopic ellispsometry. Finally, transmittance and reflectance spectra of MoOx thin films were measured. ZnOx is an alternative ETL to replace conventional ones due to its relatively low cost and high electrical conductivity. In this study, band gap of ZnxMg1-xO was altered by Mg doping. Optical band gap studies were conducted by Tauc plot analysis using transmission spectra. Crystal structures of the samples were measured by XRD to illustrate adverse effect of Mg doping and healing effect of introducing oxygen during deposition. Spectroscopic ellipsometry characterization was performed to determine optical constants of thin films. Finally, perovskite solar cells were fabricated using sputtered ZnOx.
Benzer Tezler
- Termik santrallerin döner tip hava ısıtıcılarında kullanılan ısı değiştirici plakalar için emaye kaplama optimizasyonu
Optimization of enamel coatings on heat exchanger plates used in rotary air preheaters of thermal power plants
ERDEM GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Biyomedikal uygulamalar için üretilen alaşımların yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Development of the surface properties of alloys that produced for biomedical applications
ÖZGE ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA DOKUMACI
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Yeni yönetmeliklere göre gıdalarla temasa uygun emaye yüzeylerin geliştirilmesiyeni
Development of food contact safe enamel surfaces according to the new regulations
GİZEM KADAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Electrochemical preparation and characterization of metal-metal oxide composite electrodes and analytical applications
Elektrokimyasal yolla metal-metal oksit kompozit elektrot geliştirilmesi, karakterizasyonu ve analitik uygulamaları
ELVİN YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
KimyaEge ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA NİL ERTAŞ
YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN KOÇAK