Development and application of novel metal oxide for high-efficiency silicon solar cells
Yüksek verimli silisyum güneş hücreleri için metal oksitlerin geliştirilmesi ve uygulanması
- Tez No: 975235
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, DOÇ. DR. HISHAM NASSER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Enerji, Physics and Physics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, yüksek verimli silisyum güneş hücrelerinde yük rekombinasyonu ve direnç kayıplarını en aza indirmek için tasarlanmış iki metal oksit tabanlı pasifleştirici kontağın geliştirilmesini ve uygulanmasını araştırmaktadır. Hidrojenlendirilmiş Alüminyum katkılı Çinko Oksit (AZO:H), TOPCon güneş hücreleri için şeffaf, elektron seçici bir kontak olarak atomik katman biriktirme (ALD) yoluyla geliştirilmiştir. Molibden Oksit (MoOx), PERC güneş hücreleri için pozitif yük seçici lokal kontak olarak termal buharlaştırma yoluyla geliştirilmiştir. n-tipi poli-Si üzerinde optimize edilmiş AZO:H/AlOx filmlerin pasivasyon kalitesi olduça yüksek olup, ticari olarak uygulanabilir N₂ tavlamasından sonra 728 mV'luk bir iVoc ve 7.5 fA/cm²'lik bir J0 değeri vermiştir. Buna ek olarak, MoOx'in endüstriyel bir PERC üretim akışına başarılı entegrasyonu gösterilmiştir. Optimize edilmiş 5 nm'lik yerel bir MoOx/Ag arka kontağına sahip büyük alanlı endüstriyel Cz p-tipi hücre için %21.53'lük rekor bir verimlilik elde edilmiştir. Bu performans, %80.66'lık yüksek bir FF ve 672.3 mV'luk bir Voc değeri ile sağlanmış olup, kontağın etkinliğini doğrulamıştır. Bu bulgular, hem AZO:H'nin hem de MoOx'in, yeni nesil kristal silisyum güneş hücresi dizaynlarının performansını artırmak için farklı ve umut vadeden yollar sunan, etkili, düşük sıcaklıkta işlenmiş pasifleştirici kontaklar olarak yüksek potansiyelini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the development and application of two novel metal oxide-based passivating contacts designed to minimize carrier recombination and resistive losses in high-efficiency silicon solar cells. Hydrogenated Aluminum-doped Zinc Oxide (AZO:H) was developed via spatial atomic layer deposition (ALD) as a transparent, electron-selective contact for Tunnel Oxide Passivated Contact (TOPCon) solar cells. Molybdenum Oxide (MoOx) was developed via thermal evaporation as a hole-selective contact for Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) solar cells. The passivation quality of an optimized AZO:H/AlOx stack on n-type poly-Si was exceptional, yielding an iVoc of 728 mV and a J0 of 7.5 fA/cm² after a commercially viable N2 anneal. Concurrently, the successful integration of MoOx into an industrial PERC process flow was demonstrated. A champion power conversion efficiency of 21.53% was realized for a large-area industrial Cz p-type cell featuring an optimized 5 nm local MoOx/Ag back contact. This performance was driven by a high fill factor of 80.66% and a Voc of 672.3 mV, validating the contact's effectiveness. These findings demonstrate the high potential of both AZO:H and MoOx as effective, low-temperature processed passivating contacts, offering distinct and promising pathways to enhance the performance of next-generation crystalline silicon solar cell architectures.
Benzer Tezler
- Lityum-iyon piller için yüksek performanslı anot malzemesi olarak kalay oksit-indirgenmiş grafen oksit kompozitlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of tin oxide-reduced graphene oxide composite as high performance anode material for lithium-ion batteries
MERT ARDA KAYIŞLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA YAVUZ
- Development of cathode and interlayer materials for high performance lithium sulfur batteries
Yüksek performanslı lityum sülfür pillerin katot ve seperatör kısmında malzeme geliştirmeleri
MMARYAM SADAT KİAİ
Doktora
İngilizce
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Development of electrodes & electrolytes for high performance and long life supercapacitors
Yüksek performanslı ve uzun ömürlü süperkapasitörler için elektrot ve elektrolit geliştirilmesi
MERT UMUT ÖZKAYNAK
Doktora
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Development of laser induced graphene & its composites for gas sensors and photocatalysis applications
Gaz sensör ve fotokataliz uygulamaları için lazerle üretilmiş grafen ve kompozitlerinin geliştirilmesi
GİZEM SOYDAN
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK
PROF. DR. AHMET TUĞRUL ALPAS
- Silicon germanium multi quantum wells for high efficiency optoelectronic devices
Silisyum germanyum çoklu kuantum kuyuları içeren yüksek verimli optoelektronik aygıtlar
ALPER YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY