Optimization of fabrication steps for n-type c-Si solar cells
N-tipi kristal silisyum güneş gözesi üretimi için fabrikasyon basamaklarının optimizasyonu
- Tez No: 580995
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN, PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Energy, Physics and Physics Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Fotovoltaik endüstrisinin gelişim evresinde p-tipi gözelerin üzerine yoğunlaşmasından ve cihaz üretiminde ki avantajlarından dolayı, endüstride p-tipi alttaş üzerine kristal silisyum (c-Si) güneş gözelerinin üretimi halen ağır basmaktadır. Yıllar boyunca, n-tipi CZ (Czochralski) alttaş üzerine yapılan çalışmalar, daha yüksek azınlık taşıyıcı ömrü, yüzeyin daha kolay pasifleştirilmesi, ışık kaynaklı bozulmanın olmaması ve metal kirliliklere karşı düşük duyarlılık gibi yüksek kaliteli malzeme ve işlem avantajlarından dolayı karasal uygulamalar için daha cazip olduğunu göstermiştir. Bu avantajlarla birlikte, temel enerji dönüşümünde çok yüksek verim gösteren n-tipi CZ-tabanlı kristal silisyum güneş gözeleri, endüstrinin geleceğinde büyük bir potansiyele sahiptir. Bu tezin amacı, n-tipi kristal silisyum güneş gözeleri üretiminde kullanılan, bor katkılama, bor emitör yüzeyini pasifleştirme ve metalizasyon işlemlerini optimize etmektir.Bor katkısı için, SEMCO mühendisliği tarafından tasarlanan LYDOPTM sistemi, BCl3 öncü gazı ile birlikte kullanılmıştır. Güneş gözesi üretimine uygun olan bor emitör levha direncini elde etmek için, yüksek sıcaklıkta gerçekleşen bor difüzyonu sırasında yüzeyde oluşan borosilikat camın (BSG) homojenliği incelenmiştir. Ayrıca, çoğu bor difüzyon teknolojisi, silisyum arayüzeyinde bor elementi açısından zengin, istenmeyen bor-zengin katman (BRL) oluşturur. Oluşan bu bor-zengin katmanı çıkarmak için, düşük sıcaklık oksidasyonu (LTO), kimyasal aşındırma işlemi (CET) ve silisyumun nitrik asit oksidasyonu (NAOS) gibi üç farklı yöntem kullanılmıştır. N-tipi kristal silisyum güneş gözesi üretimi için, silisyum diliminin bir yüzü difüzyon işlemi boyunca uygun biçimde maskelenerek korunmalıdır. Bu nedenle bor difüzyon işlemi için SiO2'nin maskeleme özelliği araştırılmıştır. Buna ek olarak, azınlık taşıyıcı ömrünü, pasifleştirilen bor katkılı yüzey ile arttırmak için, Al2O3 pasifleştirme ve Al2O3/SiNx yığın pasifleştirme tabakaları, atomik katman biriktirme (ALD) ve plazma destekli kimyasal buhar biriktirme (PECVD) teknikleri kullanılarak yüzey üzerine kaplanmıştır. Son olarak, düşük kontak direnci elde etmek için alüminyum, termal buharlaştırma yöntemi ile p+ emitör üzerine biriktirilmiştir. Bu çalışma, n-tipi kristal silisyum güneş gözelerinin üretim süreci için en sorunlu adım olan bor emitörünün oluşumu hakkında yararlı bilgiler sağlamaktadır ve bu tip yüksek verimli güneş gözelerinin araştırılmasına ve geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır
Özet (Çeviri)
Crystalline silicon (c-Si) solar cells fabricated on p-type wafers are still dominating the photovoltaic (PV) industry due to advantages in device processing and early focus on p-type cells in the development phase of the industry. Over the years, studies on n-type Czochralski (CZ) substrates have shown that they can be more desirable for the terrestrial applications due to superior material and process advantages such as higher minority carrier lifetime, easier passivation of the surface, absence of light induced degradation (LID) and low sensibility to metallic impurities compared to p-type substrates. With these advantages, n-type CZ based c-Si solar cells with ultimate energy conversion efficiency hold a great potential in the future PV industry. The goal of this thesis is to optimize boron doping, passivation of boron emitter surface and metallization processes for fabrication of n-type c-Si solar cells. For boron doping, boron trichloride (BCl3) was used as a gas precursor with LYDOPTM system designed by SEMCO engineering. In order to obtain proper sheet resistance distribution for boron emitter during fabrication, uniformity of borosilicate glass (BSG) formation during high temperature boron diffusion was investigated. Also, most boron diffusion technologies result in the formation of an undesirable layer at the Si interface which is called as boron-rich layer (BRL). Three different methods were used for removing BRL, namely low temperature oxidation (LTO), chemical etching treatment (CET) and nitric acid oxidation of silicon (NAOS). To fabricate n-type c-Si solar cells, one side of the Si wafer should be protected by a proper masking during the diffusion process. Hence, masking property of silicon dioxide (SiO2) was investigated for boron diffusion. In addition, to increase the minority carrier lifetime by passivated boron doped surface, aluminum oxide (Al2O3) passivation and aluminum oxide/ silicon nitride (Al2O3/SiNx) stack passivation layers were deposited onto surface of the solar cells using atomic layer deposition (ALD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques. Finally, aluminum was deposited on p+ emitter by thermal evaporation technique to obtained low contact resistance. This thesis provides useful information and contributes to research and development activities on the formation of boron emitter that is the most problematic step in the fabrication of high-efficiency n-type c-Si solar cells
Benzer Tezler
- A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells
Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma
ALİEKBER KARABAĞ
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ
DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN
- Fabrication and characterization of novel membranes for battery separator applications
Pil seperatör uygulamaları için yenilikçi membran yapıların üretimi ve karakterizasyonu
UBEY AHMETOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Uncooled infrared focal plane arrays with integrated readout circuitry using MEMS and standard CMOS technologies
MEMS ve standart CMOS teknolojileri ile entegre okuma devreli soğutmasız kızılötesi odak düzlem matrisleri
SELİM EMİNOĞLU
Doktora
İngilizce
2003
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAYFUN AKIN
- Fabrication of interdigitated back-contact (IBC) solar cells with screen-printed boron doped emitters
Serigrafi ile bor katkılanmış arka kontak arka eklemli (IBC) güneş hücresi üretimi
ATEŞCAN ALİEFENDİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Bulanık mantık sistemleri ile çeşitli tipteki mikroşerit antenlerin karakteristik parametrelerinin hesaplanması
Computation of characteristic parameters of various type microstrip antennas with the use of fuzzy inference systems
NURCAN SARIKAYA BAŞTÜRK
Doktora
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KERİM GÜNEY