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
- Tez No: 764475
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
Bu çalışma silisyum güneş hücresi üretiminde yer alan üç önemli basamağın alternatif yöntemlerle gerçekleştirilmesine odaklanmaktadır. Siyah silisyum, kristal silisyum güneş hücrelerinin ışık hapsetme özelliğini geliştirmek ve yansıma kayıplarını azaltmak için alternatif bir yüzey dokulandırma yöntemi olarak ilgi çekmektedir. Bu çalışmada, reaktif iyon aşındırma yoluyla siyah silisyum üretimi ve güneş hücrelerine uygulanabilirliği araştırılmıştır. Üstün yeknesaklıkla %2.3'e kadar düşük toplam ağırlıklı ortalama yansıma elde edilmiştir. Silisyum güneş hücrelerindeki potansiyel kayıp mekanizmalarını anlamak üzere yapılan çalışmalar sonucu %19.7 verime sahip siyah silisyum PERC güneş hücresi üretilmiştir. Alternatif bir silisyum yüzey pasivasyon yöntemi olarak, ozon bazlı termal atomik katman biriktirme kullanılarak kaplanan aluminyum oksit tabakalar incelenmiştir. Atomik katman biriktirme yönteminde kullanılan çeşitli oksitleyicilerin silisyum yüzey pasivasyon kalitesiyle ilgisi incelenmiştir. PERC güneş hücrelerinde kristal silisyumun pasifleştirilmesi gibi potansiyel uygulamaları tartışılmıştır. Gazdan arındırma adımı ortadan kaldırılarak, PERC güneş hücrelerinin arka yüzey pasivasyonu için basitleştirilmiş bir işlem önerilmiştir. Üstün silisyum yüzey pasivasyonuyla 730 mV açık devre potansiyeline sahip alüminyum oksit/silisyum nitrat yığınları üretilmiştir. Katkılı amorf filmlerin materyal dezavantajları ve karmaşık kaplama gereksinimleri göz önüne alınarak, buna alternatif olarak düşük maliyetli, atmosferik yöntemle yük seçici kontak oluşumu önerilmiştir. Silisyum heteroeklem güneş hücrelerinde yeni ve alternatif elektron seçici kontak olarak FOPA ve 2PACz kendiliğinden kaplanan organik moleküller araştırılmıştır. Organik filmlerin oda koşullarında dayanıklılığı gösterilmiştir. Organik moleküllerle modifiye edilmiş elektron seçici kontaklara sahip silisyum heteroeklem güneş hücreleri üretilmiş ve %16.5 verim elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study focuses on realizing three crucial steps in silicon solar cell manufacturing by utilizing alternative methods. Black silicon is of interest as an alternative surface texturing method for achieving enhanced light trapping and reduced reflection of the crystalline silicon solar cell. Black silicon fabrication via the inductively coupled plasma reactive ion etching method and the feasibility of black silicon solar cells were investigated. Reduced optical reflectance was achieved with a total weighted average reflectance as low as 2.3% with superior uniformity. By the investigations conducted to comprehend potential loss mechanisms in the silicon solar cells, black silicon PERC solar cell was realized with a power conversion efficiency of 19.7%. As an alternative silicon surface passivation method, ozone-based thermal atomic layer deposited aluminum oxide films were investigated. The influence of oxidant precursors in atomic layer depositions was examined regarding silicon surface passivation quality. Its potential applications, such as the passivation of crystalline silicon surfaces in PERC solar cells, were discussed. A simplified process flow for the rear passivation stack of PERC solar cell was proposed by eliminating the out-gassing step. Superior silicon surface passivation was demonstrated by aluminum oxide/silicon nitride stacks with an implied open-circuit voltage of 730 mV. Considering the intrinsic drawbacks of doped amorphous films and complex deposition requirements, carrier selective contact formation by a low-cost, vacuum-free method was proposed. Organic self-assembled organic molecules, namely FOPA and 2PACz, were investigated as novel and alternative electron-selective contact in silicon heterojunction solar cells. The stability of organic films under ambient air was demonstrated. Silicon heterojunction solar cells with organic molecule-modified electron-selective contacts were developed, resulting in a power conversion efficiency of 16.5%.
Benzer Tezler
- Improvement of silicon heterojunction solar cell performance with new surface structure and wide band gap carrier selective layers
Yeni yüzey yapısı ve geniş bant aralıklı taşıyıcı seçici katmanlarıyla silikon heteroeklem güneş hücresi performansının iyileştirilmesi
ERGİ DÖNERÇARK
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ
- 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
- Development of hybrid photonic and plasmonic light management interfaces for thin film semiconductor devices
İnce film yarı iletken aygıtlar için hibrid fotonik ve plazmonik ışık yönetimi arayüzleri geliştirilmesi
HISHAM NASSER
Doktora
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN
PROF. DR. MACİT AHMET ÖZENBAŞ
- Fabrication of fiber metal laminated composites by resin infusion technique using metallic layers with modified surface
Reçine infüzyonu tekniği ile yüzeyi modifiye edilmiş metalik katmanlar kullanılarak fiber-metal katmanlı kompozit malzeme üretimi
GÜNEY DALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
PROF. DR. ALİ ŞAKİR BOR
- Fabrication and characterization of single crystalline silicon solar cells
Tek kristal silikon güneş gözeleri üretimi ve karakterizasyonu
FIRAT ES
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
PROF. DR. RAŞİT TURAN