CdTe/CdS güneş hücresinin yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: HAKKI KAPLAN

Danışman: SAİME ŞEBNEM AYDIN

Özet:

Bu tez çalışmasında CdTe tabanlı ince film güneş hücre yapısı üretilerek, yapısal, optik ve elektriksel özellikleri incelendi. ITO/Cam alttaş üzerine sırasıyla ZnO, CdS ve CdTe tabakaları Püskürtme Tekniği ile kaplandı. Yapı içerisinde soğurucu katman olarak yer alan CdTe için üç farklı kalınlık değerinde numune üretimi gerçekleştirildi. Bu yapılarda yüksek dirençli geçirgen (HRT) tabaka olarak ZnO tabakası kullanıldı. En yüksek dönüşüm verimliliği 1500 nm kalınlıklı CdTe güneş hücresi yapısında gözlemlendi. Aynı kaplama parametreleri kullanılarak ZnO tabakası olmadan bu yapı tekrarlandı ve etkisi incelendi. Ayrıca bu numunede CdS katmanının kalınlığının azaltılmasının cihaz parametrelerine olan etkisini belirlemek amacıyla 100 nm olan CdS kalınlığı yerine 75 nm yapılarak bir numune daha kaplandı. Elde edilen beş adet çok katmanlı ince filmler için öncelikle X-ışını kırınımı ile filmlerin kristal yapıları incelendi. Optik karakterizasyonlar için Fotoluminesans (FL), UV-Vis Spektrometresi kullanıldı. Filmlerin optik bant aralığı değerleri elde edildi ve gözlenen sonuçların uyumlu olduğu görüldü. Elektriksel karakterizasyondan önce tampon tabaka olarak MoO3 ve arka kontak olarak Au, metali Isıl Buharlaştırma Tekniği ile yapılar üzerine biriktirildi ve 𝐼−𝑉 ölçümleri gerçekleştirildi. En yüksek verimin elde edildiği yapı için kontak değişimine bağlı etkiler incelemek için Au metalinin yerine AuNiGe ve AuZn metalleri kullanılarak güneş hücresi parametreleri belirlendi. Au metali kullanılarak elde edilen 1500 nm CdTe kalınlıklı güneş hücresinin en yüksek dönüşüm verimliliğine sahip olduğu görüldü. Bu numuneye ait güneş hücresi parametreleri; açık devre gerilimi (VOC) 0,801 V, dolum faktörü (FF) %71,8, kısa devre akımı (ISC) 1,49 mA ve güç dönüşüm verimi 𝜂(%) 10,92 olarak belirlendi.