III-V grubu uzay kalifiye güneş hücrelerinin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: TUNÇ SERTEL
Danışman: Süleyman Özçelik
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışmasında, ülkemiz yenilenebilir enerji ve uzay çalışmalarında bir kilometre taşı oluşturacak uzay kalifiye nitelikte güneş hücresi üretimi gerçekleştirildi. Bu amaçla tezin ana hedefi, uzay şartlarına dayanabilecek nitelikte, AM0 ışınımı altında verimi % 25'in üzerinde olan GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücrelerinin üretilmesi olarak belirlendi. Ardından amaca uygun olarak, GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücre yapısı moleküler demet epitaksi (MBE) tekniği ile epitaksiyel olarak büyütüldü. Fotolitografi ve metalizasyon süreçlerinin optimizasyon çalışmaları sonucunda yüksek tutunma dayanımına, düşük difüzyona ve düşük kontak direncine sahip yaklaşık 5 m kalınlığındaki AuNiGe/Ag/Ti çok katmanlı metalizasyon yapısının hücre yapısı için en uygun metalizasyon olduğu görüldü. Yansıma önleyici katman oluşturulması çalışmaları, optik, morfolojik ve elektriksel özelliklerde en büyük iyileşmeyi yaratan SiO2/Al2O3/TiO2 üç-katmanlı ARC yapısının hücre yansıtıcılığını 300-1800 nm aralığında % 6'ya düşürdüğünü, hücre verimliliğini ise yaklaşık % 20 oranında arttırdığını gösterdi. Tez çalışmasının ana ürünü olan 17 cm2 alana sahip prototip hücreler, AuNiGe/Ag/Ti metalizasyona ve SiO2/Al2O3/TiO2 yansıma önleyici katmana sahip olacak şekilde üretildi. Üretilen güneş hücrelerinin standartlara uygun biçimde gerçekleştirilen kalifikasyon testlerinin sonuçları, uzay şartlarına dayanabilecek nitelikte ve standartta belirtilen kriterleri karşılayan güneş hücresi üretiminin başarıldığını gösterdi. Tez çalışmasında üretilen GaInP/GaAs/Ge üç eklemli güneş hücrelerinin AM0 ışınımı altındaki verimlilik değerlerinin % 25,74 ile % 26,71 aralığında olduğu görüldü. Elde edilen bu verimlilik değerleri, tezin ana hedefi olan yaklaşık % 25 verime ve uzay kalifiye niteliklere sahip prototip güneş hücresi üretiminin başarıldığını gösterdi. Bu tez çalışmasında üretilen, AM0 ışınımı altında yaklaşık % 27, AM1.5G ışınımında ise yaklaşık % 35 verime ulaşabilen güneş hücrelerinin, uzay uygulamaları için ülkemiz adına bir ilk olmasının yanı sıra, yeryüzü uygulamaları için de ülkemiz yenilenebilir enerji çalışmalarına önemli bir katkı sağlayacağı düşünülmektedir.