Saçtırma yöntemi ile Cu2ZnTi(S:Se)4 soğurucu katman biriktirilmesi ve güneş gözesi üretiminde kullanılması
Deposition of Cu2ZnTi(S:Se)4 absorber layer by sputtering methods and their usage in the fabrication of solar cells
- Tez No: 628959
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUSUF SELİM OCAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Fotovoltaik (PV) hücre üretimi, katma değerin yüksek olduğu, yenilik ve geliştirme faaliyetinin yoğun olduğu bir alandır. CuInSe2(CIS) ve Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) gibi üçlü polikristalkal kopiritler %20'lere varan verimleriyle ince film güneş pilleri olarak oldukça ilgi görmektedir. Ticari CIGS temelli ince film güneş gözleri In ve Ga elementlerinin doğada az bulunması ve yüksek fiyatları nedeniyle uygulamada sınırlı kalmaktadır. Bundan dolayı doğada az bulunan elementleri kolay temin edilenlerle değiştirmek mecburi hale gelmiştir. Bu amaçla In ve Ga gibi yüksek maliyetli elementler içermeyen Cu2ZnSnS4 (CZTS) ve benzeri ince filmleri kullanılarak güneş hücreleri geliştirilmeye başlanmıştır. Cu2ZnTi(S:Se)4 (CZTiS:Se) 1.04 eV direk bant genişliğine sahip olması ve yüksek soğurma katsayısı (104 cm-1) nedeniyle alternatif bir bileşik olarak kullanılabilecek umut vadeden bir materyaldir. CZTiS:Se nadir ve pahalı elementleri içermemesinden dolayı düşük fiyatlı ticari sistemlerde kullanılma potansiyeline sahiptir. Son yıllarda CZTiS:Se ince filmlerin üretimi ve bu filmler ile güneş gözesi üretimi üzerine yapılan çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmamızda CZTiS:Se ince filmlerin PV sistemlerde daha etkin kullanılabilmesi amacıyla, eş zamanlı reaktif magnetron saçtırma yöntemi kullanılarak, CZTiS:Se filmleri camlar üzerine oluşturuldu, yapısal, elektriksel ve optik özelliklerinin, üretim koşullarına bağlı değişimleri incelendi. Oluşturulan ince filmlerin morfolojik, optik, elektriksel, sıcaklığa bağlı iletkenlik, fotoiletkenlik ve yapısal özellikleri SEM- EDS, UV-VIS verileri, Hall Etkisi, XRD ve Raman spektroskopisi yöntemleri ile araştırıldı. Optik, elektriksel ve yapısal özellikleri tayin edilen CZTiS:Se ince filmler kullanılarak güneş gözeleri oluşturulmuş ve bu gözelerin elektriksel ve fotovoltaik özellikleri incelenip, elde edilen ince filmlerin PV performansına etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak, CZTiS:Se ince filmlerin klasik CIGS ve CZTS tabanlı güneş hücrelerinde alternatif soğurucu katman olabileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Photovoltaic (PV) cell production is an area where value added is high and innovation and development activities are intense. Triple polycrystalline chalcopyrites such as CuInSe2 (CIS) and Cu (In,Ga)Se2 (CIGS) are very popular as thin film solar cells with up to 20% efficiency. CIGS based commercial thin film solar cells are limited in practice due to the low availability of In and Ga elements and high prices. Therefore, it has become obligatory to replace the rare elements in nature with those that are easily provided. For this purpose, solar cells have been developed using Cu2ZnSnS4 (CZTS) and similar thin films which do not contain high cost elements such as In and Ga. Cu2ZnTi (S:Se)4 (CZTiS:Se) is a promising material that can be used as an alternative compound due to its direct bandwidth of 1.04 eV and its high absorption coefficient (104 cm-1). CZTiS:Se does not contain rare and expensive elements and therefore has the potential to be used in low priced commercial systems. In recent years, CZTiS thin film production and the studies on the production of these cells with the solar cells have been done. In this study, in order to use CZTiS:Se thin films more effectively in PV systems, using the reactive magnetron co-sputtering method, CZTiS:Se films were formed on glass, and the structural, electrical and optical properties of the films were investigated. The morphological, optical, electrical, temperature dependent conductivity, photoconductivity and structural properties were investigated using SEM-EDS, UV-VIS data, Hall Effect, XRD and Raman spectroscopy methods. By using CZTiS: Se thin films whose optical, electrical and structural properties have been determined, solar cells have been formed and the electrical and photovoltaic properties of these cells have been examined and the effect of these thin films on PV performance has been investigated. In conclusion, it has been shown that CZTiS:Se thin films can be an alternative absorber layer in conventional CIGS and CZTS based solar cells.
Benzer Tezler
- Saçtırma yöntemi ile demir katkılı çinko-kalay-oksit ince filmlerinin üretilmesi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of iron-doped zinc-tin-oxide thin films by sputtering method and investigation of their magnetic properties
KÜBRA İPEKDAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAVAŞ SÖNMEZOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ÇİNAR
- RF saçtırma yöntemi ile GaN ince filmlerinin büyütülmesi yapısal, morfolojik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Growth of GaN thin films by RF sputter, investigation of structural, morphological and optical properties
ASİM MANTARCI
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUTLU KUNDAKÇİ
- RF saçtırma yöntemi ile galyum oksit (Ga2O3) ince filmlerinin büyütülmesi yapısal, morfolojik ve optik özelliklerinin incelenmesi
Growth of gallium oxide (Ga2O3) thin films by RF sputter, investigation of structural, morphological and optical properties
HÜLYA AKÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKatıhal Fiziği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUTLU KUNDAKÇİ
- RF saçtırma yöntemi ile büyütülen GaN filmlerinde AlN tampon varlığının incelenmesi
Investigation of existince of AlN buffer layer on GaN growths
AYÇA COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRE GÜR
- The growth of vanadium dioxide thin films by magnetron sputtering technique and terahertz wave modulation characteristics
Mıknatıssal saçtırma yöntemi ile vanadyum dioksit ince film büyütülmesi ve terahertz dalga modülasyon karakteristikleri
BENGÜ ATA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİ ÖZYÜZER