Geri Dön

III-V grubu uzay kalifiye güneş hücrelerinin geliştirilmesi

Development of III-V group space qualified solar cells

PDF İndir

  1. Tez No: 656390
  2. Yazar: TUNÇ SERTEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZÇELİK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 222

Özet

Bu tez çalışmasında, ülkemiz yenilenebilir enerji ve uzay çalışmalarında bir kilometre taşı oluşturacak uzay kalifiye nitelikte güneş hücresi üretimi gerçekleştirildi. Bu amaçla tezin ana hedefi, uzay şartlarına dayanabilecek nitelikte, AM0 ışınımı altında verimi % 25'in üzerinde olan GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücrelerinin üretilmesi olarak belirlendi. Ardından amaca uygun olarak, GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücre yapısı moleküler demet epitaksi (MBE) tekniği ile epitaksiyel olarak büyütüldü. Fotolitografi ve metalizasyon süreçlerinin optimizasyon çalışmaları sonucunda yüksek tutunma dayanımına, düşük difüzyona ve düşük kontak direncine sahip yaklaşık 5 m kalınlığındaki AuNiGe/Ag/Ti çok katmanlı metalizasyon yapısının hücre yapısı için en uygun metalizasyon olduğu görüldü. Yansıma önleyici katman oluşturulması çalışmaları, optik, morfolojik ve elektriksel özelliklerde en büyük iyileşmeyi yaratan SiO2/Al2O3/TiO2 üç-katmanlı ARC yapısının hücre yansıtıcılığını 300-1800 nm aralığında % 6'ya düşürdüğünü, hücre verimliliğini ise yaklaşık % 20 oranında arttırdığını gösterdi. Tez çalışmasının ana ürünü olan 17 cm2 alana sahip prototip hücreler, AuNiGe/Ag/Ti metalizasyona ve SiO2/Al2O3/TiO2 yansıma önleyici katmana sahip olacak şekilde üretildi. Üretilen güneş hücrelerinin standartlara uygun biçimde gerçekleştirilen kalifikasyon testlerinin sonuçları, uzay şartlarına dayanabilecek nitelikte ve standartta belirtilen kriterleri karşılayan güneş hücresi üretiminin başarıldığını gösterdi. Tez çalışmasında üretilen GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücrelerinin AM0 ışınımı altındaki verimlilik değerlerinin % 25,74 ile % 26,71 aralığında olduğu görüldü. Elde edilen bu verimlilik değerleri, tezin ana hedefi olan yaklaşık % 25 verime ve uzay kalifiye niteliklere sahip prototip güneş hücresi üretiminin başarıldığını gösterdi. Bu tez çalışmasında üretilen, AM0 ışınımı altında yaklaşık % 27, AM1.5G ışınımında ise yaklaşık % 35 verime ulaşabilen güneş hücrelerinin, uzay uygulamaları için ülkemiz adına bir ilk olmasının yanı sıra, yeryüzü uygulamaları için de ülkemiz yenilenebilir enerji çalışmalarına önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, a space-qualified solar cell was produced that will constitute a milestone in renewable energy and space studies in our country. For this purpose, the main goal of the thesis has been determined as the production of GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cells with an efficiency over 25 % under AM0 radiation and capable of withstanding space conditions. Then, in accordance with the purpose, the GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cell structure was grown epitaxially by using molecular beam epitaxy (MBE) technique. As a result of the photolithography and metallization optimization studies, it was seen that the approximately 5 m thick AuNiGe/Ag/Ti multilayer metallization structure with high bond strength, low diffusion and low contact resistance was the most suitable metallization for the cell structure. Anti-reflective layer formation studies showed that the cell reflectivity reduces up to 6 % in the 300-1800 nm range and the cell efficiency increases approximately 20 % by using SiO2/Al2O3/TiO2 triple-layer ARC structure which creates the greatest improvement in optical, morphological and electrical properties. The prototype cells as the main product of the thesis with an area of 17 cm2 were produced with AuNiGe/Ag/Ti metallization and SiO2/Al2O3/TiO2 anti-reflective layer. The results of the space qualification tests of the produced solar cells which is performed in accordance with the standards showed that the production of solar cells that can withstand space conditions and meet the criteria specified in the standard was achieved. It was observed that the efficiency values of produced GaInP/GaAs/Ge triple-junction solar cells were between 25,74 % and 26,71 % under AM0 radiation. The obtained efficiency values showed that prototype solar cells as the main goal of the thesis were successfully achieved with approximately 25 % efficiency and space-qualified quality. It is thought that the solar cells produced in this thesis study, which can reach approximately 27 % under AM0 radiation and approximately 35 % in AM1.5G radiation, are not only a first for our country for space applications but also will make a significant contribution to renewable energy studies in our country for terrestrial applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    899794

    Güneş hücresi ve lazer uygulamaları için büyütülen SB tabanlı III-V grubu yarıiletken yapıların incelenmesi

    Investigation of grown SB-based III-V group semiconductor structures for solar cell and laser applications

    SABAHATTİN ERİNÇ ERENOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiEskişehir Teknik Üniversitesi

    İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU ARPAPAY

  2. Tez No

    614036

    Nitrit tabanlı III-V grubu yarıiletkenlerle oluşturulan çoklu kuantum kuyularının yapısal, morfolojik ve bazı optik özelliklerinin sıcaklığa bağlı olarak incelenmesi

    Investigation of structural, morphological and some opticalproperties of multi-quantum wells, formed by nitrite based III-Vgroup semiconductors, dependent on temperature

    AHMET KÜRŞAT BİLGİLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KEMAL ÖZTÜRK

  3. Tez No

    351895

    C18H12F3NO2, C15H11F3INO2, C23H16N2OS, C18H13N3O5, C20H17F2NO, C21H21NO2 organik bileşiklerinin tek kristal x-ışını yöntemi ile yapı analizi

    C18H12F3NO2, C15H11F3INO2, C23H16N2OS, C18H13N3O5, C20H17F2NO, C21H21NO2 organic compounds with single crystal x-ray structure analysis

    MERVE PEKDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞAMİL IŞIK

  4. Tez No

    34826

    Fe-O-F2-O Halkası içeren dimer F2 ( III )'ün kristal yapısı ve magnetik özellikleri

    The Determination of crystal structure of the compound formed by schiff base with iron and investigation of its physical properties

    MURAT PEDER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YALÇIN ELERMAN

  5. Tez No

    66107

    N,N-(dietilnikotinamid veya nikotinamid) ve benzoat ligandları içeren bazı bakır komplekslerinin kristal yapı analizi

    Başlık çevirisi yok

    KIVANÇ H. BUDAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUNCER HÖKELEK

Geri Dön