HfO2, Al2O3, and ZnO Based metal-insulator-metal photovoltaic structures for Solar Cell Applications
Güneş hücresi uygulamaları için HfO2, Al2O3 ve ZnO bazlı fotovoltaik metal-yalıtkan-metal yapıları
- Tez No: 507360
- Danışmanlar: PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
Silikon bant aralığının güneş spektrumuna tam olarak uygun düşmesi ve silikonun dünya üzerinde en çok bulunan elementlerden biri olması sebebi ile günümüz güneş hücreleri marketine silikon bazlı güneş hücreleri hakimdir. Ancak silikon güneş hücrelerinin verimliliği sınırlıdır. Bu yüzden araştırma ve geliştirme alternatif metotlara yoğunlaşmıştır. Metal Yalıtkan Metal diyotlar, iki metal arasında bulunan ince yalıtkan katmandan oluşur. Metal Yalıtkan Metal diyotun fotovoltaik etki ve kuantum tünellemesi üzerine kurulu akım üretim mekanizması, bu diyotlar ile güneş hücresi oluşturmaya olanak sağlar. Teknolojik gelişmeler, yüksek verimli Metal Yalıtkan Metal diyotlarının üretimini ve geniş kullanım alanları için araştırılmasını mümkün kılmaktadır. Metal Yalıtkan Metal diyotları; düşük maaliyet, yüksek çevirme verimine sahip olma potansiyeli ve entegre devreler ile uyumluluk gibi avantajlara sahiptir. Bu yüzden, tez çalışması kapsamında Metal Yalıtkan Metal diyotlarının güneş hücreleri için uygunluğu incelenmiştir. Metal Yalıtkan Metal yapısındaki yalıtkan tabaka performans parametrelerini baskın bir şekilde belirleyen ayrılmaz bir parçadır. Çalışma kapsamında, 3 farklı yalıtkan (HfO2, Al2O3, and ZnO) ve 3 farklı metalden (Au, Cr, and Ni) oluşan farklı materyal seçimli Metal Yalıtkan Metal yapılarının performansları, verimlilik öncelikli olacak şekilde, karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Cihazların duyarlılıklarının baz alındığı durumda HfO2 bazlı Metal Yalıtkan Metal yapısının, görünür ışık altında en fazla verimliliğe sahip olduğu görülmüştür. Bunun sebebi asimetrik bariyer formasyonunun diğer yapılara oranla, ince enerji bariyerinden daha fazla sıcak elektronun tünelleme yapmasına olanak sağlamasıdır. Dolayısıyla yalıtkan tabaka, verimliliği optimize etmek ve sıcak elektronların tünellemesi için kritik parametredir. Bu çalışmanın sonunda Metal Yalıtkan Metal yapısının, bir pil doldurmaya yarayan çevirici module bağlanarak, güneş hücresi yapımına uygun olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Currently, the solar cell market is dominated by silicon-based solar cell since the bandgap of the silicon is an appropriate match to solar spectrum and silicon is most abundant material on the earth. However, the efficiency of the silicon-based solar cells is limited hence the research and development are concentrated on alternative methods. The Metal-Insulator-Metal(MIM) diode consists of an insulator layer sandwiched between two metals. The current generation mechanism is based on the photovoltaic effect that enables to form Metal-Insulator-Metal solar cells. The technological development allows leading investigations about developing highly efficient MIM diode promising broad applications. MIM diodes have several advantages such as low cost, potentially having high conversion efficiency, integrated circuit (IC) compatibility. Therefore, the feasibility of MIM diodes for solar cell application is explored. In the MIM diode, insulator layers are an integral part of the devices, preponderantly determining the performance parameters. MIM diodes with different material selections based on three insulators (HfO2, Al2O3, and ZnO) and three metals (Au, Cr, and Ni) are evaluated to compare performance parameters, with conversion efficiency being prioritized. Based on the responsivities of the devices, the HfO2-based MIM diode gives the highest efficiency under visible light due to the fact that hot electron and leading electrons tunnel through thin energy barrier more asymmetric than the other MIM diodes enabling more number of hot electrons tunneling through. Hence insulating layer is a critical parameter in terms of tunneling probability of hot electrons and optimizing conversion efficiency. At the end of this study, Metal Insulator Metal structure is combined with a converter module that charges a battery that demonstrates the feasibility of MIM solar cell.
Benzer Tezler
- Atomic layer deposition of III-nitrides and metal oxides; their application in area selective ALD
III-nitratların ve metal oksitlerin atomik katman kaplamısı; bunların alan seçici ALD'deki uygulamaları
ALI HAIDER
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. AYKUTLU DANA
DR. NECMİ BIYIKLI
- ALD yöntemi kullanılarak üretilmiş ZnO,TiO2 ve HfO2 ince film kaplamaların karakterizasyonu ve diyot özelliklerinin incelenmesi
Characterizations and diode properties of ZnO, TiO2 and HfO2 thin films produced by ALD
YAĞMUR ALTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ATEŞ
- Türkiyede üretilen bazı seramik ürünlerin indüktif eşlemeli plazma kütle spektrometresi (Icp-Ms) ve X-ışını floresans spektrometresi (Xrf) kullanılarak elementel analizlerinin yapılması
Elemental analysis of some ceramics produced in Turkey by using inductively coupled plasma-mass spectrometer (Icp-Ms) and X-ray fluorescence (Xrf) spectrometer
ÜNAL ŞAHİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMA ÖZTÜRK YILDIRIM
- The influence of gamma irradiation on charge storage capability of HFO2/DY2O3/AL2O3 based charge trapping memory cell
HFO2/DY2O3/AL2O3 tabanlı yük yakalama bellek hücresinin yük depolama kapasitesi üzerine gama ışınımının etkisi
RACHEAL CHIRWA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN YILMAZ
- High performance floating gate memories using graphene as charge storage medium and atomic layer deposited high-k dielectric layers as tunnel barrier
Yük depolama ortamı olarak grafen, tünelleme bariyeri olarak atomik katman kaplama tekniğiyle üretilmiş yüksek-k dielektrik kullanılarak oluşturulan yüksek performanslı ikincil kapılı hafıza yapıları
DENİZ KOCAAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA