Fabrication of thin crystalline silicon solar cells with advanced light trapping
Geliştirilmiş ışık kapanlama ile ince kristal silisyum güneş gözelerinin geliştirilmesi
- Tez No: 474894
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. SELÇUK YERCİ, PROF. RAŞİT TURAN
- 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: 115
Özet
Birkaç on mikrometre kalınlığa sahip ince kristal silisyum (k-Si) güneş gözeleri, esnekliği ve hafifliği sayesinde kıyafet, uzay aracı ve uydu gibi birçok ilgi çeken uygulama alanı sunmaktadır. Fakat silisyum güneş gözelerinin aktif tabakasının kalınlığının düşürülmesi, özellikle de güneş tayfının yakın kızıl ötesi bölgesinde, ışığın silisyum içerisinde zayıf soğrulmasına (absorpsiyonuna) sebep olmaktadır. Zayıf soğrulma ciddi bir foto akım kaybına sebep olacağından ince k–Si güneş gözeleri için problem olmaktadır. Soğrulma kaybını azaltmanın bir yöntemi silisyum içine ışık kapanlama yapılarını eklemektir. Alkali tabanlı solusyonda kolay ve ucuz dokulama yöntemi ile oluşturulan gelişigüzel dik piramit ışık kapanlama yapılarının konvansiyonel silisyum güneş gözeleri için verimi kanıtlandı. Fakat gelişigüzel piramitlerin ortalama boyutu 5-15 µm arasında değişmektedir ve bu 20 µm'den daha az kalınlıktaki ince silisyum için uygun değildir. Yakın zamanda, periyodik mikron altı ters piramitlerin ince k-Si güneş gözelerinin soğurmasını geliştirdiği gösterilmiştir. Bu çalışmada, göreceli olarak ucuz maliyetli ıslak aşındırma işlemini kullanarak periyodik ters piramitlerle geliştirilmiş ışık kapanlamalı esnek ince k-Si güneş gözeleri ürettik ve maksimum 2 µm boyutundaki gelişigüzel ters piramitleri optimize ettik. Düzlemsel silisyum ve dokulu silisyum güneş gözeleri için sırasıyla 10.01% ve 13.6% verimleri elde edildi. İnce k-Si başarıyla polimer malzemeye tutturuldu ve başlangıç silisyumdan ayrıldı. Bu tezde, geliştirilmiş ışık kapanlama yapılarıyla birlikte esnek ince k-Si güneş gözelerini tartışacağız.
Özet (Çeviri)
Thin crystalline silicon (c-Si) solar cells with thickness in the order of few tens of microns offer many attractive applications, such as, electronic wearables, space probes and satellites thanks to their flexibility and light-weight character. However, reducing the thickness of active layer of silicon solar cells leads to poor light absorption within the silicon layer, especially in the near infrared region of the solar spectrum. The poor absorption becomes problematic for thin c-Si solar cells as it causes substantial photocurrent loss. One method to curtail the absorption loss is to incorporate light trapping structures into thin silicon. Light trapping structure of random upright pyramids has been proved efficient for conventional silicon solar cells allowing for easy and inexpensive method of texturization by alkaline-based solution. However, the average size of the randomized pyramids ranges from 4 - 10 µm which is not suitable geometry for thin silicon with thicknesses less than 20 µm. Recently, periodic submicron inverted pyramids have been shown to enhance absorption in thin c-Si solar cells. In this work, we fabricated flexible thin c-Si solar cells with advanced light trapping of periodic inverted pyramids using relatively low-cost wet etching process as well as optimized random upright pyramids with maximum size of 2 µm for thin silicon. Efficiencies of 10.01% and 13.6% have been achieved for planar and textured silicon solar cells with a thickness of 30 µm, respectively. Thin c-Si solar cells were successfully attached to a polymer and removed from the initial wafer. In this thesis, we will discuss the fabrication process of flexible thin c-Si solar cells along with the fabrication of the advanced light trapping structures.
Benzer Tezler
- Development of hybrid photonic and plasmonic light management interfaces for thin film semiconductor devices
İnce film yarı iletken aygıtlar için hibrid fotonik ve plazmonik ışık yönetimi arayüzleri geliştirilmesi
HISHAM NASSER
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
PROF. DR. MACİT AHMET ÖZENBAŞ
- 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
- Nanosecond pulsed infrared laser inducedcrystallization of amorphous silicon films forpotential photovoltaic applications
Potansiyel fotovoltaik uygulamalar için amorf silisyumfilmlerin nanosaniye kızılötesi atımlı lazer yardımıylakristalizasyonu
KAMİL ÇINAR
Doktora
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Three dimensional crystalline silicon solar cells
Üç boyutlu kristal silisyum güneş hücreleri
GÜLSEN BAYTEMİR
Doktora
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Implementation of strong light-matter interaction for fabrication and light management of thin crystal silicon solar cells
İnce kristal silisyum güneş hücrelerinde üretim ve ışık yönetimi için yoğun ışık-madde etkileşimi uygulaması
MONA ZOLFAGHARI BORRA
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPAN BEK