FABRICATION AND CHARACTERIZATION OF CIGSeTe SOLAR CELLS
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEMİH AĞCA
Danışman: Güven Çankaya
Özet:
İklim değişikliğinin günümüz dünyasının en büyük çevresel sorunlarından biri olarak ortaya çıkışından bu yana, güneş enerjisi fosil yakıtlara alternatif olarak iklim değişikliği ile mücadelede en önemli adaylardan biri olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneş enerjisi alanındaki en önemli teknolojilerden biri olan güneş pili çeşitleri arasında Cu(In,Ga)Se2 ince film güneş pilleri, çok yüksek güç dönüşüm verimliliği, yüksek soğurma katsayısı, etkin hammadde kullanımı ve ayarlanabilir direkt bant aralığı nedeniyle en umut verici fotovoltaik teknolojilerden biri olarak ortaya çıkmıştır. Cu(In,Ga)Se2 güneş pillerinin verimliliği esas olarak bant aralığı ve onun gradyanı ile ilgilidir. Proses yüksek sıcaklıklarda gerçekleştiğinden, her bir elementin difüzyonu nedeniyle bant aralığının gradyanını kontrol etmek kolay değildir. Bant aralığı genişlediğinde gradyanın kontrolü daha zor hale gelir. Gradyan çentiği çok derin olursa güneş pili parametreleri için zararlıdır ve bundan kaçınılmalıdır.
Bu tezde, tellür ilavesinin hem dar hem de geniş bant aralıklı Cu(In,Ga)(Se,Te)2 güneş pillerinin fotovoltaik parametreleri üzerindeki etkisini anlamak için komple Cu(In,Ga)(Se,Te)2 güneş pilleri üç aşamalı eş-buharlaştırma, kimyasal banyo biriktirme, RF saçtırma ve e-demeti ile üretilmiş ve SEM, EDS, XRD, UV-Vis spektrofotometre, TRPL, GDOES, J-V ve EQE ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Dar bant aralıklı güneş pillerinde, Te ilavesi tane boyutunu, GGI gradyanını ve fotovoltaik parametreleri farklı sıcaklıklarda farklı şekilde etkilemiştir. Düşük sıcaklıklarda GGI gradyan çentiğini daha derin hale getirmiş ve yüksek sıcaklıklarda gradyan tipini çift gradyandan arka yüzey gradyanına çevirmiştir. Geniş bant aralıklı güneş pillerinde ise, Cu(In,Ga)(Se,Te)2 güneş pili, % 6,43'lük kontrol tabanlı güneş piline kıyasla % 9,58'lik verimlilikle literatürde bildirilen Te katkılı geniş bant aralıklı ince film güneş pillerine kıyasla en yüksek verimliliği göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Cu(In,Ga)(Se,Te)2 güneş hücreleri, üç aşamalı eş-buharlaştırma, GGI gradyanı, tellür, dar ve geniş bant aralıklı güneş hücreleri, kalkopirit ince filmler.