Puls lazer depozisyon tekniği kullanılarak alkali atomlarının doping edildiği Cu2SnS3 nanoparçacık ince filme dayalı güneş pillerinin üretimiproductıon of alkalı atoms doped cu2sns3 nanopartıcles thın fılms based solar cells usıng pulsed laser deposıtıon system
Production of alkali atoms doped Cu2SnS3 nanoparticles thin films based solar cells using pulsed laser deposition system
- Tez No: 766064
- Danışmanlar: PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
İnce film tabanlı güneş pilleri için yüksek performanslı, düşük maliyetli ve toksik olmayan elementlere sahip, soğurgan tabakaların geliştirilmesi günümüzde modern çalışmaların ana odak noktası durumundadır. Bu tez çalışmasında, Pulsed Lazer Depozisyon (PLD) tekniği kullanılarak farklı katkılı atomlar ve konsantrasyonları ile Cu2SnS3 (CTS) sputter targetler üretilmiştir. Biriktirmede kullanılan hedef, saf toz yapıdaki bakır, kalay ve kükürt numuneler kullanılarak Ball Milling yönteminde öğütülerek karıştırılmış ve devamında. Ortaya çıkan toz karışım preslenerek küçük hedef yapılar üretilmiştir. CTS hedeflerin yapısı üzerinde sıcaklık etkisi incelenmiş ve bu analiz çalışmaları için üretilen hedef yapılar farklı sıcaklıklarda tavlanarak karakterize edilmiştir. 600°C tavlama sıcaklığının CTS hedef yapıları için en uygun sıcaklık olduğu tespit edilmiştir. CTS ince filmlerinin biriktirme işlemi, farklı biriktirme süreleriyle oda sıcaklığında PLD sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiş ve ardından filmler, 400°C ile 600°C arasında değişen sıcaklıklarda sülfürizasyon işlemine tabi tutulmuştur. CTS ince filmlerin çeşitli morfolojik, optik, kristal özellikleri ve kompozisyonu üzerinde sülfürizasyon sıcaklığının ve kalınlığının etkileri üzerinde derinlemesine araştırma yapılmıştır. Sülfürizasyon sıcaklığının genel etkisi, üçlü Cu-Sn-S fazları ile amorf yapıdan polikristal yapıya CTS kristal yapısının iyileştirilmesi ve S atomu katılımının artması gerçekleşmiştir. Ancak sıcaklığın yüksek olması, CTS ince filmlerin yapısında ikincil fazların oluşmasına neden olarak olumsuz etki yapmıştır. Biriktirme süresinin yükselmesi, ince filmlerin farklı özelliklerini etkileyen kalınlığı arttırmıştır. CTS ince filmlerinin farklı alkali (Li, Na) atomlar ile katkılanması, farklı özellikler ortaya koymuştur. Burada katkılama işlemi sadece kristal özelliğini, kompozisyonunu ve morfolojisini değil, aynı zamanda CTS ince filmlerinin kalınlığını da etkilediği görülmüştür. Na katkısı kristalleşme özelliğini arttırırken, Li elementinin katkılanması CTS ince filmlerin biriktirme oranını azaltıcı bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. n-Si wafer üzerinde büyütülen CTS ince filmleri, bir PN heteroeklem yapısı oluşturmuş ve bu yapının karanlık ve aydınlatmadaki özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Al/n-Si/CTS/Ag yapısı ile Na ve Li atomlarının farklı doping konsantrasyonlarına sahip olacak şekilde hazırlanan güneş pilleri, Na ve Li elementlerinin ince filmlerin farklı özellikleri üzerindeki etkisinden dolayı performansında gelişme göstermiştir. Na ve Li atomlarının farklı konsantrasyon oranlarına sahip güneş pillerinin tüm farklı parametreleri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
The development of high-performance and earth abundant absorber layer for thin films based solar cells is the main focus nowadays. In this thesis we produced Cu2SnS3 (CTS) with different doping atoms and concentrations using pulsed laser deposition technique. The target used in the deposition were prepared using ball milling from; copper, tin and sulfur powders. The resulted powder was pressed into small target and annealed at different temperatures to analyze the effect of the temperature on the structure of CTS targets. It was found that 600°C annealing temperature is the most suitable one for CTS targets. The deposition of CTS thin films was held using PLD system at room temperature with different deposition durations and then the films were exposed to sulfurization treatment at temperatures ranging from 400°C to 600°C. In-depth research was done on the impacts of sulfurization temperature and thickness on the various morphologic, optical structural, and composition aspects of CTS thin films. The overall effect of sulfurization temperature was the improvement of CTS crystallinity from amorphous to polycrystalline structure with ternary Cu-Sn-S phases and the increase of S atom incorporation. However, high temperature showed a negative effect by the formation of secondary phases in CTS thin films structure. The elevation of the deposition time increased the thickness that effected the different properties of the thin films. Doping the CTS thin films with different alkali atoms (Li, Na) element resulted in diverse outcome, where the doping influence not only the crystallinity, composition and morphology but also the thickness of CTS thin films. Na doping enhanced the crystallinity while Li incorporation had a dramatic influence of reducing the deposition rate of CTS thin films. The CTS thin films grown on n-Si wafer formed a PN heterojunction structure and the properties of this structure in darkness and illumination were investigated in details. The solar cells prepared with Al/n-Si/CTS/Ag structure with different doping concentration of Na and Li atoms showed some development in its performance due to the influence of Na and Li on the different properties of the thin films such as improving the crystallinity and varying the deposition rate of the doped CTS thin films. All the different parameters of the solar cells with different concentration ratio of Na and Li atoms were studied.
Benzer Tezler
- Plazmonik soy metal (Au, Ag) nanoparçacıklara dayalı sensör üretimi ve analizi
Production and investigation of sensor devices based on plasmonic noble metal (Au, Ag) nanoparticles
İLHAN CANDAN
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiDicle ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HADİCE BUDAK GÜMGÜM
PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
- Puls laser depozisyon yöntemiyle c60 ve grafit ince filmlerinin üretimi
Production of the c60 and graphite with pulsed laser deposition method
LOKMAN EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAZİRET DURMUŞ
- Manyetik nanotellerde manyetodirenç etki
The magnetoresistance effect in magnetic nanowires
DUYGU AVCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA ATALAY
- N-ZnO/p-Si heteroeklem diyot yapılarının üretilmesi ve elektriksel karakteristiklerinin aydınlık ve karanlık ortamlar için zno ince film kalınlığına bağlı olarak belirlenmesi
Production of N-ZnO / p-Si heterojunction diode structuresand determination of electrical characteristics depending on the thickness of the zno thin film under the illumination and dark environments
BAHRİ GEZGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASEMİN GÜNDOĞDU
- Fabrication of YBCO thin films by pulsed laser deposition technique and their characterization
YBCO ince filmlerinin puls-laser yığma tekniğiyle yapılması ve karakterizasyonu
ŞERİFE TOZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN ABUKAY