Silisyum heteroeklem güneş hücrelerinde kullanılan indiyum kalay oksit ince filmlerinin karakterizasyonu ve kontak direnci çalışmaları
Characterization and contact resistivity studies of ito thin films for use in silicon heterojunction solar cells
- Tez No: 619723
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE ÇİĞDEM ERÇELEBİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Transparent conductive oxide(TCO), indium tin oxide(ITO), silicon heterojunction solar cells, specific contact resistivity
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Şeffaf iletken oksitler düz panel ekranlar ve güneş pilleri gibi optoelektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. İndiyum kalay oksit(ITO) görünür spektrumda geniş optik bant aralığı ve yüksek geçirgenliği nedeniyle, silisyum heteroeklem güneş hücreleri gibi aygıt uygulamalarında yansıma önleyici ön kaplama tabakası olarak kullanılmaktadır. ITO şeffaf iletken oksit tabakası olarak kullanıldığında, serbest taşıyıcı soğurmasını azaltmasından dolayı eklemdeki taşıyıcı transport mekanizması iyileşmektedir. Bu çalışmada, üretim parametrelerinin indiyum kalay oksit ince filmlerin özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmaktadır ve düşük öz direnç, yüksek taşıyıcı yoğunluğu ve aynı zamanda yüksek mobilite ve optik geçirgenlik değerlerine sahip ince filmler elde edilmesine yönelik araştırmalar sürdürülmektedir. Bu değerlere ulaşmak için, farklı kalınlıktaki ITO ince filmler, farklı kaplama parametleri kullanılarak borosilikat cam alttaşlar üzerine radyo frekansı(RF) saçtırma sistemi ile kaplanmıştır. Temel üretim parametleri RF gücü, kaplama basıncı, alttaş sıcaklığı ve gaz karışımındaki oksijen miktarıdır. Yüksek iletkenliğe, görünür bölgede yüksek geçirgenliğe ve düşük taşıyıcı yoğunluğuna sahip farklı koşullar altında üretilen ITO ince filmler; optimum üretim parametrelerinin ve malzeme özelliklerinin belirlenmesi için yapısal, morfolojik, elektriksel ve optik özelliklerine yönelik olarak, X-Işını Kırınımı, Atomik Kuvvet Mikroskobu(AFM), dört nokta temaslı iletkenlik ölçüm sistemi ve spektrofotometrik ölçüm teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. ITO ince filmlerinin karakterizasyon çalışmalarının yanı sıra, ITO / n-a Si: H ve ITO / p-a Si: H tabakaları arasındaki spesifik kontak dirençlerini azaltmak için, bu tabakalar arasındaki kontak direnci çalışmaları bir boyutlu transfer uzunluğu modeli(1D-TLM) yöntemi ile yapılmıştır. Bu çalışmanın son kısmında, optimize edilen ITO ince filmleri, silikon heteroeklem güneş hücrelerinde yansıma önleyici tabaka olarak kaplanmış, ITO ince film özelliklerinin güneş hücrelerinin verim değerleri üzerindeki etkisi incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Transparent conductive oxides (TCO) are widely used in optoelectronic devices such as flat panel displays and solar cells. Indium tin oxide, due to its wide optical bandgap and high transmittance in the visible spectrum, is commonly used for device applications such as anti-reflective coating, front TCO layer in silicon heterojunction solar cells. When ITO is used as TCO layer, the carrier transport mechanism through the junction is improved due to the decrease in the free carrier absorption. In this study, the effect of deposition conditions of ITO thin films on the material properties, as well as the material optimization towards the decrease of resistivity and carrier concentration simultaneously and the increase of the transparency and mobility values have been investigated. In order to achieve this goal, ITO thin films with various thicknesses were deposited on borosilicate glass substrates and n type silicon wafers by RF (Radio Frequency) magnetron sputtering using different deposition conditions. The main sputtering parameters were the sputtering power, substrate temperature, deposition pressure and oxygen content in the gas mixture. ITO films deposited under different conditions have been characterized in order to determine the optimum deposition parameters leading to ITO thin films with high conductivity, high transmittance in the visible range as well as the low carrier concentration. The structural, morphological, electrical and optical properties of the deposited ITO films have been characterized by X-Ray Diffraction, Atomic Force Microscopy (AFM), four-point-probe, Hall Effect and spectrophotometric measurement techniques. Besides the optimization studies of ITO thin films for Silicon Heterojunction Solar Cells, the specific contact resistivity studies between ITO and different layers in SHJ structure have been also carried out by using one-dimensional transfer length method (1D-TLM). In the last part of the thesis study, different optimized ITO layers were deposited as an anti-reflective coating layer in SHJ solar cells and the effect of ITO film properties on SHJ cell parameters have been investigated.
Benzer Tezler
- c-Si heteroeklem güneş hücrelerinde geçirgen iletken oksit katman olarak kullanılan indiyum kalay oksit ince filmlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of indium tin oxide thin films used as a transparent conductive oxide layer in c-Si heterojection solar cells
İLKER DURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE SEYHAN
- Alternative surface texturing, passivation and charge selective contacts for crystalline silicon solar cells
Kristal silisyum güneş hücreleri için alternatif yüzey dokulandırma, pasivasyon ve yük seçici kontaklar
ELİF SARIGÜL DUMAN
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Silisyum hetero-eklem güneş hücrelerinde ön yüz metalizasyon optimizasyonu ve alternatif ön yüz metalizasyon yöntemi
Front metallization optimization and alternative front metallization method in silicon hetero-junction solar cells
TOLGA ALTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALKAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE SEYHAN
- Optimization of novel passivation and carrier selective layers on crystalline silicon solar cell technologies
Kristal silisyum güneş hücresi teknolojilerinde yeni nesil pasivasyon ve taşıyıcı seçici katmanların optimizasyonu
GAMZE KÖKBUDAK BALDAN
Doktora
İngilizce
2023
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
- c-Si heteroeklem/perovskit tandem güneş hücrelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development of c-Si SHJ/perovskite tandem solar cells and characterization
ELİF DAMGACI
Doktora
Türkçe
2024
EnerjiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL KAPLAN
DOÇ. DR. AYŞE SEYHAN