Nanosecond pulsed infrared laser inducedcrystallization of amorphous silicon films forpotential photovoltaic applications
Potansiyel fotovoltaik uygulamalar için amorf silisyumfilmlerin nanosaniye kızılötesi atımlı lazer yardımıylakristalizasyonu
- Tez No: 520861
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAN BEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
İnce film silisyuma laser işlemi uygulanması ince film transistörler ve güneş gözeleri için kullanışlı bir araçtır. Silisyum esaslı fotovoltaik hüçreleri lazer teknolojileri ile işleme yükseli¸stedir. Polikristal silisyum (poly-Si) ince filmleri üretmek için amorf silisyum (a-Si) ince filmlerin kristalizasyonu; ve silisyum yongaların yüzelerindeki poly-Si yapıların kalitelerini lazerle tavlama ile artırılması iki yaygın örnektir. Optimal krital silisyum üretimi parametreleri, lazerle aydınlatma akışına ve üzerinde silisyum kristallenmesinin oldu˘gu alttaşın fiziksel koşullarına bağlıdır. Bu çeşitli parametreler büyütülen poly-Si alanlarının büyüklük, şekil, kalınlıklarını ve yönelimleri gibi, fiziksel özelliklerini değiştirebilirler. Bu parametrelerin belirlenmesi ve optimizasyonu, verimli silisyum ince film güneş gözeleri üretiminde önem arz eder. Önceki çalışmalarda lazer kristalize poly-Si güneş gözelerinin verimliliklerinde artış, malzeme kalitesinde iyileşme gösterilmiştir. Bu tez çalışmada nanosaniye atımlı kızılötesi lazer yardımıyla kristalizasyonun karakterizasyonu ve lazer ışımasının parametrelerinin optimizasyonu araştırılmıştır. Bunun yanında, ince film kristal silisyum güneş gözesi üretimi amacıyla a-Si ince filmleri poly-Si ince filmlere işlemekte kullanılacak laser kristalizasyon sistemi geliştirilmiştir. Kalınlıkları birkaç yüz nanometre ve mikrometre mertebelerinde olan kristallenmiş silisyum tabakalar, nanosaniye darbeli kızılötesi lazer yardımıyla geli¸stirilmi¸stir. Lazer kristalizasyonu, oda sıcaklı˘gında havada gerçekleştirilmi¸stir ve hiçbir alttaş ısıtması uygulanmamıştır. Tanecik boyutları, kristalize silisyum tabakaların yüzeyinde birkaç milimetreye kadar büyüdü˘gü bulunmu¸stur. Üretilen kristallendirilmi¸s ince film silisyum filmler, heteroeklemli p-n diyotlar ve güneş gözeleri geliştirmekte kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Laser processing applied to thin film silicon is a practical tool for fabrication of thin film transistors and solar cells. Application of laser processing technologies to silicon based photovoltaics has been on the rise. Two examples out of plenty are: crystallization of amorphous Si (a-Si) thin films to produce polycrystalline Si (poly-Si) thin films; and quality improvement of poly-Si structures on the silicon wafer surface by laser annealing. Parameters for optimal crystalline silicon fabrication depend on fluence of the laser irradiation and physical conditions of the substrate where the silicon crystallization occurs. These various parameters can change the physical features of the grown poly-Si domains such as size, shape, thickness, orientation, etc. The determination and optimization of these parameters are of importance in fabrication of efficient silicon thin film solar cells. Previous works show that efficiency of the laser crystallized poly-Si solar cells exhibit enhancement of their material qualities. In this thesis, characterization of the laser induced crystallization and optimization of the nanosecond pulsed infrared laser parameters are investigated. Besides, a laser crystallization system is developed for processing a-Si thin films into poly-Si thin films for the purpose of fabrication of crystalline thin film silicon solar cells. Crystalline silicon layers with thicknesses ranging between several hundred nanometers and a micrometer are fabricated by means of the nanosecond pulsed infrared laser. The laser crystallization is performed in air at room temperature and no heating is applied to substrates. Grain sizes of up to several millimeters are found on the surface of the crystallized silicon layers. The produced crystalline silicon films are employed in fabrication of heterojunction p-n diodes and solar cells.
Benzer Tezler
- Nanosaniye atımlı 1064 nm fiber lazer ile polikristal silisyum ince filmlerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of polycrystalline silicon thin films by nanosecond pulsed 1064 nm fiber laser and investigating their properties
HAYDAR SARPER SALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AKIN BACIOĞLU
- 3D-microstructuring of silicon induced by nanosecond pulsed infrared fiber laser for potential solar cell applications
Potansiyel güneş hücresi uygulamaları için nanosaniye atımlı kızılötesi fiber lazer yardımıyla silikonun üç boyutlu mikroyapılandırılması
BESNA BÜLBÜL TATBUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ IHOR PAVLOV
- Crystallization of amorphous Ge thin films by nanosecond pulsed infrared laser
Amorf Ge ince filmlerin nanosaniye atımlı kızılötesi lazer ile kristalizasyonu
CEREN KORKUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPAN BEK
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAMİL ÇINAR
- Effect of ultraviolet and near-infrared nanosecond laser ablation of crystalline silicon for solar cell applications
Güneş pili uygulamalarında kristal silisyumun ultraviyole ve yakın kızılötesi nanosaniye lazer ablasyonunun etkisi
ÖZÜN CANDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
PROF. DR. ALİ ÇIRPAN
- Improving the joining performance of carbon fiber/PEEK based thermoplastic composites with laser surface treatment
Karbon fiber/ PEEK esaslı termoplastik kompozitlerin birleşim performansının lazer yüzey işlem ile artırılması
CEREN TÜRKDOĞAN DAMAR
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU