Novel metal assisted etching technique for enhanced light management in black crystalline si solar cells
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: FIRAT ES
Eş Danışman: RAŞİT TURAN, TAYFUN AKIN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Şebeke değerini yakalamak ve günlük kullanıma uygun bir güç kaynağı haline gelebilmek için, fotovoltaik (FV) teknolojisi, daha yüksek performanslı ve daha ucuz malzemelere ve yapılara ihtiyaç duymaktadır. FV'de en yaygın kullanılan malzeme olan kristal silisyum, dolaylı bant yapısı nedeniyle düşük ışık emilimi problemiyle karşılaşmaktadır. Bu problemi çözmek için, fotonların kristal içinde aldığı yolu artıran çeşitli "ışık hapsetme" yapıları kullanılmaktadır. Fakat yeni nesil ince ve elmas kesimli dilimlerde, geleneksel ışık hapsetme yöntemleri kullanılamamaktadır. Metal destekli aşındırma (MDA), silisyum dilimlerde optik kontrol amaçlı mikro ve nano boyutlu yapılar oluşturmak için gelecek vaat eden bir yöntemdir. Yukardan aşağı bir yöntem olarak, katkılama miktarını ve tipini, malzeme kalitesini ve kristal yapısını, kontrol edilebilmesini olanaklı kılar. Bununla birlikte, çözelti temelli bir yöntem olduğu için, nano boyutta yapıların yüksek performanslı aygıtlar oluşturulasında viii kullanılabileceği durumlarda, büyük ölçekli endüstriyel uygulamalara adapte edilebilir. MDA kullanarak ve başlangıç katalizör metal geometrisi, asit konsantrasyonu, oksitleyici konsantrasyonu, sıcaklık, ışık şiddeti, aşındırma süresi, alt taş direnci ve yönelimi gibi süreç parametrelerini ayarlayarak, nanometre' den mikro metre boyutlarına kadar değişen, nano-tel, nano-koni, mikro-teller vb. gibi farklı geometrideki yapılar oluşturulabilir. Bu çalışmada, mono ve multi kristal silisyum güneş hücrelerinin yüzey yapılandırması için MDA yöntemi kullanılmıştır. Gümüş destekli aşındırma yöntemi ile mono ve multi kristal, nano-tel yapılandırmalı hücreler üretilmiştir. Yüksek optik performansa rağmen, düşük hücre verimleri elde edildiği için, kimyasal aşındırma yöntemi, yüzey yapılarını ve yansımayı kontrol etmek amacıyla nitrik asit (HNO3) eklenerek optimize edilmiştir. Yöntemin farklı endüstriyel uygulamalara yatkınlığı test edilmiştir. Optimize edilmiş reçete, mono ve multi kristal Si güneş hücrelerine uygulanmıştır. Sonuç olarak, hücre üretiminde yapılan çeşitli optimizasyonlar ile birlikte, akım yoğunluğu ve verim değerlerinde artış gözlemlenmiştir. Böylece, çalışılan yöntemin, bugünün ve geleceğin FV teknolojisi için geleneksel yapılandırma işlemlerine bir alternatif olarak gelecek vaat ettiği gözlemlenmiştir.