Development of titanium oxide thin film as electron selective passivating contact in N-type silicon solar cells
N-tipi silikon güneş hücrelerinde elektron seçici pasivasyon temasında titanyum oksit ince filmin geliştirilmesi
- Tez No: 897909
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELÇUK YERCİ, PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 151
Özet
Hâlihazırda, PV teknolojisinin geliştirilmesindeki temel hedef, elektriğin seviyelendirilmiş maliyetini daha uygun bir seviyeye düşürmek amacıyla güç dönüşüm verimliliğini artırmak ve üretim maliyetlerini en aza indirmektir. Taşıyıcı seçici pasifleştirici kontaklar (CSPC'ler) konseptinin ortaya çıkması, silisyum PV teknolojisinin tek bağlantılı güneş hücresi verimliliğini Shockley-Queisser sınırına ulaşması için bir dönüm noktasıydı. Si bazlı CSPC'lerle ilgili sorunlar nedeniyle, daha basit üretim teknikleriyle uyumlu, yüksek verimli, katkı maddesi içermeyen alternatiflerin geliştirilmesine olan ilgi giderek artıyor. Bu tezin amacı, Si güneş hücresi uygulamaları için etkili bir ESPC olarak kullanılması amaçlanan çözelti bazlı bir TiOx ince filminin üretilmesi, optimize edilmesi ve performansının karakterize edilmesidir. Deneysel çalışmamız en uygun üretim koşullarını belirlemek için iki yola dayanmaktadır. Birinci yolun önerdiği düşük sıcaklıktaki işleme koşullarından yararlanılarak, mükemmel yüzey pasivasyonu (iVoc: 706 mV) ve düşük temas direnci (𝜌c: 45 mΩ.cm2) aynı anda elde edilebilir. İkinci yolda, herhangi bir ex- veya in-situ tavlama adımını ortadan kaldırarak aynı anda 726 mV'lik olağanüstü bir iVoc ve 8,74 mΩ·cm2'lik ρc'ye ulaşmamızı sağladı. Önerilen yollar, atomik katman biriktirme tekniği ile depolanan son teknoloji ürünü TiOx bazlı ESPC'lerle aynı seviyede olan, çözeltiyle işlenmiş ESPC'ler için yeni bir referans noktası oluşturarak, basit işlenmiş ESPC'lerin gelişimini ilerletmek için yeni bir fırsat sunuyor. Ayrıca, hibrit bir yapıya 18.55% verimliliğe sahip bir şampiyon hücre geliştirdik. Deneysel sonuçların yanı sıra, bu iki yöntemle elde edilen etkileyici başarıların altında yatan mekanizmanın tam olarak anlaşılması için kapsamlı yapısal, kimyasal, optik ve elektriksel karakterizasyonlar yapıldı ve kapsamlı bir şekilde tartışıldı.
Özet (Çeviri)
Currently, the main concern in the PV technology development is to enhance power conversion efficiency and minimize production costs, with the aim of lowering the levelized cost of electricity to a more affordable level. The emergence of the carrierselective passivating contacts (CSPCs) concept was a milestone for silicon PV technology to push single-junction solar cell efficiency toward the ShockleyQueisser limit further. Due to issues regarding Si-based CSPCs, there is growing interest in developing high-efficiency dopant-free alternatives that are compatible with simpler fabrication techniques. The objective of this thesis is to optimize and characterize the performance of a solution-processed TiOx thin film intended for use as an effective ESPC for n-type silicon solar cell applications. Our experimental design is based on two routes to identify the optimal processing conditions. Benefiting the low-temperature processing conditions proposed by the first route, excellent surface passivation (iVoc: 706 mV) and low contact resistivity (𝜌c: 45 mΩ.cm2) can be achieved simultaneously. Moreover, the second route allowed us to achieve an outstanding iVoc of 726 mV and 𝜌c of 8.74 mΩ·cm2 simultaneously by eliminating any ex- or in-situ annealing step. The proposed routes, establishing a new benchmark for solution-processed ESPCs that is on par with the state-of-the-art TiOx-based ESPCs deposited by ALD technique, introducing a novel opportunity to advance the development of simple-processed high-efficiency crystalline silicon (cSi) solar cells. Moreover, we demonstrate a champion cell with an efficiency of 18.55% with a hybrid structure. In addition, to gain a thorough understanding of the underlying mechanism of the impressive achievements, we present comprehensive structural, chemical, optical, and electrical characterizations, which have been evaluated and extensively discussed in this thesis.
Benzer Tezler
- MEMS ile entegre mikro ısıtıcı ve IDE mikro sistemlerin fabrikasyonu ve nano kompozit yarı iletken gaz sensör uygulaması
Fabrication of integrated micro heater and ide micro systems with MEMS and application of nano composite semiconductor GAS sensor
HALİME İLBEYİİLİNGİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA MOROVA
DOÇ. DR. CİHAT TAŞALTIN
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Thin film coatings with various materials and techniques for smart glass applications
Akıllı cam uygulamaları için farklı malzemeler ve tekniklerle ince film kaplamalar
AYŞE DİCEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
- Functional metal oxide surfaces: Photocatalytic, self-cleaning andmicro-/nanostructuring applications
Başlık çevirisi yok
SALİH VEZİROGLU
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji MühendisliğiChristian-Albrechts-Universität zu KielPROF. DR. FRANZ FAUPEL
PROF. DR. LORENZ KİENLE
PROF. DR. JOST ADAM
- TiAIN, TİN tek ve çok katlı kaplamaların karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
OĞUZ ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FUAT ÇAKIR