Magnetron saçtırma yöntemi ile alüminyum katkılı çinko oksit (AZO) ince film optimizasyonu ve perovskit güneş hücresi uygulaması
Optimization of aluminum doped zinc oxide (AZO) thin films using the magnetron sputtering method and their application in perovskite solar cells
- Tez No: 942523
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜCAHİT YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Energy, Physics and Physics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Günümüzde en çok kullanılan saydam iletken oksitlerden (TCO) indiyum (In) ve flor (F) içeren TCO'lar gerek maliyet gerek sürdürülebilirlik açısından uzun bir gelecek vadetmemektedir. Bu TCO'lara alternatif olarak ortaya çıkan ve hala geliştirme süreci devam eden alüminyum katkılı çinko oksit (AZO) filmlerin sağladıkları bol bulunabilirlik, düşük maliyet ve toksik bileşen içermemelerinden dolayı gelecekte optoelektronik ve fotovoltaik sektöründe öne çıkması muhtemeldir. Bu tez çalışmasında AZO filmlerin magnetron saçtırma sistemi ile büyütülmesi ve en optimum büyütme parametrelerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu anlamda farklı magnetron güçleri, farklı dış ortam ve büyütme esnasında uygulanan alttaş sıcaklıkları parametreleri optimize edilmiştir. Çalışmalar yüksek magnetron güç değerinde (6 W/cm2) ve 500 oC alttaş sıcaklığında en iyi AZO filmlerin elde edildiğini göstermiştir. Elektriksel direnci 0.5 cm için 35 Ω olup görünür bölge ve yakın kızılötesi (450-1000 nm dalga boyu aralığında) optik geçirgenliği ~%80 olan filmlerin elektriksel olarak günümüzde kullanılan TCO'lardan daha yüksek dirence sahip olmasına rağmen farklı optimizasyonlarla daha düşük direnç değerleri elde edilerek yaygın bir kullanıma sahip olması öngörülmektedir. Tezin ilk kısmında AZO optimizasyonu yapılmış olup ikinci kısmında ise optimum şartlarda büyütülen AZO filmlerin üzerine perovskit güneş hücresi (PSC) üretimi gerçekleştirilmiştir. Hem AZO hem de kontrol olarak kullanılan flor katkılı kalay oksit (FTO) üzerine inşa edilen güneş hücreleri karakterize edilmiştir. Tez kapsamında elde edilen en yüksek verimlilik %16.5 ile AZO üzerine sprey piroliz yöntemiyle büyütülen TiO2 tabakası kullanılarak üretilen PSC'de ölçülmüştür. Ancak bu değer FTO üzerine inşa edilen ve %20.7 verimlilik sunan referans hücreye kıyasla daha düşüktür. Bunun nedeni AZO'nun elektriksel direncinin yeterince düşük olmaması olarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, the most commonly used transparent conductive oxides (TCOs), which contain indium (In) and fluorine (F), do not promise a long term future in terms of cost and sustainability. As an alternative to these TCOs, aluminum doped zinc oxide (AZO) films, which are still under development, are likely to come to the forefront in the optoelectronic and photovoltaic sectors in the future due to their abundance, low cost, and non-toxic components.This thesis aims to grow AZO films using a magnetron sputtering system and determine the optimum growth parameters. In this context, various magnetron power levels, ambient conditions, and substrate temperatures during deposition were optimized. The studies showed that the best AZO films were obtained at a high magnetron power (6 W/cm²) and a substrate temperature of 500 °C. The films exhibited an electrical resistance of 35 Ω for 0.5 cm and an optical transmittance of ~80% in the visible and near-infrared region (450–1000 nm). Although the electrical resistance of these films is higher than that of the currently used TCOs, it is anticipated that further optimizations may lead to lower resistance values, enabling widespread use.In the first part of the thesis, AZO optimization was carried out, while in the second part, perovskite solar cells (PSC) were fabricated on the AZO films grown under optimum conditions. Solar cells built on both AZO and fluorine doped tin oxide (FTO), used as a control, were characterized. The highest efficiency obtained within the scope of the thesis was measured as 16.5% for the PSC produced using a TiO₂ layer deposited by spray pyrolysis on AZO. However, this value is lower than the reference cell built on FTO, which offered an efficiency of 20.7%. This was attributed to the insufficiently low electrical resistance of the AZO layer.
Benzer Tezler
- Growth and characterization of aluminum doped transparent and conductive zinc oxide thin films
Aluminyum ile safsızlaştırılmış çinko oksit saydam ve iletken ince filmlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
DERYA ATAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUSUF SELAMET
- Properties of thin film LixLayTiO3 electrolyte for all-solid state Li-ion batteries
Tamamen katı hal Li-iyon bataryaları için ince film LixLayTiO3 elektrolitinin özellikleri
SENA GÜLEN ÖÇLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLNUR AYGÜN ÖZYÜZER
- Al3+ esaslı elektrokromik yapıların magnetron saçtırma yöntemiyle geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of Al3+ based electrochromic structures by magnetron sputtering method
ALİ KEMAL MAK
Doktora
Türkçe
2022
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEVLÜT KARABULUT
- AlN katmanların fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of AlN layers via physcal vapor deposition method
HASAN SATILMIŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK EMRULLAHOĞLU
PROF. DR. ŞÜKRÜ TAKTAK
- Fabrication and characterization of aluminum oxide and silicon/aluminum oxide films with Si nanocrystals formed by magnetron co-sputtering technique
Aluminyum oksit ve silisyum/aluminyum oksit ince filmlerin mıknatıslı eş saçtırma tekniği ile üretilmesi ve incelenmesi
İLKER DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN