a-Si:H/c-Si heteroeklemlerinin elektronik ve optik özelliklerinin incelenmesi ve güneş pili üretimi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GAMZE BAŞER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): AKIN BACIOĞLU
Özet:PECVD sisteminde, silan (SiH4) gazının RF plazması kullanılarak, Corning 7059 alttaşlar üzerine hidrojenlendirilmiş amorf silisyum (a-Si:H) ince filmler büyütülmüştür. Örnekler, vakum odası basıncı 200mTorr, SiH4 gazı akış hızı 10sccm ve alttaş sıcaklığı 300ºC değerlerinde sabit tutularak, RF güç yoğunluğu 16±3mW/cm2 ile 31±3mW/cm2 arasında değiştirilerek üretilmiştir. Elektriksel ve optik özellikleri, sıcaklığa bağlı karanlık iletkenlik, optik geçirgenlik ve sabit fotoakım yöntemi (CPM) deneyleri ile incelenen bu örneklerin en düşük kopuk bağ yoğunluğuna sahip hazırlama koşulları, hidrojenlendirilmiş amorf silisyum-azot (a-SiNx:H) ince filmlerin üretiminde temel alınmıştır.200mTorr vakum odası basıncı, 300ºC alttaş sıcaklığı ve 16mW/cm2 RF güç yoğunluğu koşullarında, silan ve azot karışımının plazması kullanılarak bir seri a-SiNx:H ince film büyütülmüştür. Yapıya giren azot miktarı, reaktöre giren gaz akış hızları oranı, r (=F_(N_2 )?((F_(N_2 )+F_(SiH_4 ) ) )), 0,09 ile 0,50 arasında ayarlanarak değiştirilmiştir. Tüm a-SiNx:H filmlerin karakterizasyonunda optik geçirgenlik, sıcaklığa bağlı karanlık iletkenlik ve sabit fotoakım yöntemi (CPM) ölçüleri kullanılmıştır. Düşük kopuk bağ kusur yoğunluğuna ve yüksek iletkenliğe sahip a-SiNx:H örneğin hazırlama koşulları c-Si/a-SiNx:H ve c-Si/a-Si:H/a-SiNx:H yapıdaki heteroeklemlerin üretiminde kullanılmıştır.p tipi kristal silisyum alttaş üzerine ~10nm kalınlığında a-SiNx:H büyütülüp, karanlık ve aydınlatma altında J-V ölçümleri yapılmıştır. Karanlık J-V ölçümlerinden, seri direnç RS=650? ve paralel direnç RP=46k? olarak hesaplanmıştır. Şiddeti 80mW/cm2 olan kuartz halojen lamba aydınlatması altında alınan J-V verisinden ise açık devre gerilim (Vad), kısa devre akımı (Ikd),doluluk oranı (FF) ve verim, sırasıyla, 0,40V, 0,50mA, %7,1, ve %0,1 olarak hesaplanmıştır. Dış toplama verimliliği (external collection efficiency-ECE) ve tayfsal duyarlılık (spectral response -SR) ölçümleri yapılmıştır. 600nm-700nm dalgaboyu aralığında kuantum verimliliğinin en büyük değer olan 0,002 ve SR ise 750nm civarında en büyük değeri olan 1,2mA/W'a ulaşmıştır.c-Si/a-SiNx:H heteroeklem güneş piline, farklı kalınlıklarda a-Si:H katman eklenerek c-Si/a-Si:H/a-SiNx:H heteroeklem güneş pilleri üretilmiştir. 200nm, 300nm ve 500nm a-Si:H katman kalınlığına sahip bu heteroeklem güneş pillerinin karakterizasyonu için J-V eğrileri, ECE, SR eğrilerinden yararlanılmıştır. En büyük Vad ve Ikd değerleri, 500nm i-tabaka kalınlığına sahip pin3 örneğinde, 0,42V ve 0,34mA olarak ölçülmüştür. En büyük verim ise yine aynı örnekte %0,04 olarak hesaplanmıştır.c-Si/a-Si:H/a-SiNx:H heteroeklemlerden, 200nm (pin2) ve 500nm (pin3) a-Si:H katman kalınlığına sahip olan örneklerin, farklı sıcaklıklarda tavlama sonrası davranışları da incelenmiştir. pin3 örneğinin doluluk oranı ve verimi, 200°C'ta tavlama sonucunda, sırasıyla, %35 ve %0,6'ya yükselmiştir. pin2 örneğinin ise doluluk oranı ve verimi, yine 200°C'ta tavlama sonucunda, sırasıyla, %47 ve %0,8'e yükselmiştir.