Determination of metallization-induced recombination current density for silicon solar cells
Silisyum güneş hücreleri için metalizasyon kaynaklı yeniden birleşme akım yoğunluğunun belirlenmesi
- Tez No: 833183
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Silisyum (Si) güneş hücrelerinin güç dönüşüm verimliliği (PCE), elektron-boşluk yeniden birleşmelerinin etkisiyle önemli ölçüde azalır. Çeşitli imalat aşamalarıyla (yani pasivasyon ve metalizasyon) ilgili elektron-boşluk yeniden birleşmelerini açıklamak için yeniden birleşme akım yoğunluğunun (J0) belirlenmesi gerekir. Si güneş hücrelerinin pasifleştirme kalitesi, yarı kararlı durum fotoiletkenliği (QSSPC) ile kolaylıkla değerlendirilebilirken, metalizasyondan kaynaklanan yeniden birleşme akım yoğunluğunun (J0, m) ölçümü daha zordur. Bu tezde sırasıyla serigrafi baskıyla üretilen PERC ve n-PERT güneş hücrelerinin Alüminyum (Al) macunu ile birlikte Gümüş (Ag) için J0, m değerleri ve Ag/Al macunu ve Ag macunu için J0, m değerleri incelenmiştir. Ag macunu için J0, m değerleri, hem fotoiletkenlik bozulması (PCD) hem de Suns-Voc ölçümleri kullanılarak - bu çalışmada tasarlanan - çeşitli metal fraksiyonlarına izin veren bir metalizasyon maskesi kullanılarak elde edildi. Her iki yöntem de benzer J0, m değerleri ile sonuçlansa da, metalizasyon macununun PCD ölçümleri için asit kullanılarak dağlanması gerektiğinden diğer iki pastanın J0,m değerlerini ölçmek için Suns-Voc ölçümlerini kullandık. Çünkü Suns-Voc ölçümleri için uygun pişirme işlemi ile hazırlanan hücrelerin ideal diyot faktörünün 1'e yakın olması yeterlidir. Ayrıca Ag macununun belirlenen J0, m değeri esas alınarak aynı fabrikasyon güneş hücresi için Al macununun J0, m değeri hesaplanmıştır. Ayrıca, Suns-Voc ölçümleriyle emitör ile Ag/Al macunu arasındaki metal temasının J0, m değerini araştırmak için n-PERT Si güneş hücreleri üç farklı bor katkılı emitörle (tepe konsantrasyonu ve birleşme yeri derinliği) üretildi. Daha sonra, üretilen PERC ve n-PERT hücre tiplerinin tüm J0, m değerleri (Suns-Voc ölçümlerinden hesaplanan ve çıkarılan), elde edilen J0, m değerlerinin güvenilir olduğunu göstermek için simülasyonlarla doğrulandı. Ag, Al ve Ag/Al macunları için sırasıyla 636, 1126 ve 2123 fA/cm2 minimum J0, m değerleri elde edildi. Bu çalışma, güneş hücrelerinin PCE' sini iyileştirmek için çok önemli olan J0, m değerinin üç farklı metalizasyon macunu için güvenilir bir şekilde belirlenebileceğini ve doping profilinin metal temaslar altındaki yeniden birleşmeler üzerindeki önemli etkisinin n-PERT güneş hücreleri için gözlemlenebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The power conversion efficiency (PCE) of silicon (Si) solar cells decreases dramatically due to electron-hole recombinations. Recombination current density (J0) needs to be determined to elucidate electron-hole recombinations related to various fabrication steps (i.e., passivation and metallization). While the passivation quality of Si solar cells can be readily assessed by quasi-steady state photoconductance (QSSPC), the measurement of the recombination current density due to metallization (J0, m) is more challenging. In this thesis, J0, m values for Silver (Ag) together with Aluminium (Al) paste and J0, m values for Ag/Al paste and Ag paste of respective screen-print fabricated PERC and n-PERT solar cells were investigated. J0, m values were obtained for Ag paste using both photoconductivity decay (PCD) and Suns-Voc measurements using a metallization mask – designed in this work – that allows various metal fractions. Although both methods resulted in similar J0, m values, we utilized Suns-Voc measurements to measure the J0, m values for the other two pastes since the metallization paste must be etched using acid for PCD measurements. This is because, for the Suns-Voc measurements, it is sufficient if the ideal diode factor of the prepared cells is close to 1 with the appropriate firing method. In addition, based on the determined J0, m value of the Ag paste, the J0, m value of the Al paste was calculated for the same fabricated solar cell. Additionally, n- PERT Si solar cells were fabricated with three different boron doped emitters (peak concentration and junction depth) to investigate the J0, m value of the metal contact between the emitter and the Ag/Al paste by Suns-Voc measurements. Subsequently, all J0, m values (calculated and extracted from Suns-Voc measurements) of fabricated PERC and n- PERT cell types were confirmed by simulations to show the obtained J0, m values are reliable. Minimum J0, m values of 636, 1126, and 2123 fA/cm2 were obtained for Ag, Al, and Ag/Al pastes, respectively. This study shows that the J0, m value, which is crucial for improving the PCE of solar cells, can be reliably determined for three different metallization pastes and that the important influence of the doping profile on the recombination under metal contacts can be observed for n-PERT solar cells.
Benzer Tezler
- Mos tranzistorlarda kanal katkılama yönteminin oksit ve arayüzey tuzakları üzerine etkisi
The Channel doping method's effect on oxide and interface traps in mos transistors
ENGİN KONUR
Doktora
Türkçe
1999
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. UĞUR ÇİLİNGİROĞLU
- Menteş yöresi hematit cevherinin akışkan yatak reaktörde direkt indirgenme kinetiğinin belirlenmesi
Determination of direct reduction kinetics of Menteş hematite ore in fluidized bed reactor
ELAF ABDULAMEER TAHER ALSALIHI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NESİBE DİLMAÇ
- Hekimhan siderit cevherinin akışkan yatak reaktörde hidrojenle direkt indirgenme kinetiğinin belirlenmesi
Determination of the direct reduction kinetics of Hekimhan siderite ore with hydrogen in a fluidized bed reactor
GÜLBEN BABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiÇankırı Karatekin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESİBE DİLMAÇ
- Development of brazing process in ceramic matrix composites for in-space applications
Uzay uygulamalarında kullanılan seramik matrisli kompozitlerin sert lehimleme proseslerinin geliştirilmesi
EBRAR ÖZBEK EKİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SERDAR ÖZGEN
- Metal/Al0,20Ga0,80N Schottky diyotun akım-gerilim ölçümlerinden engel yüksekliğinin belirlenmesi
Barrier height determination from current-voltage measurements of metal/Al0,20Ga0,80N Schottky diode
GÖNÜL ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENİSE AYYILDIZ