CdS ince filmlerin farklı yöntemlerle büyütülmesi, yapısal, elektriksel ve optiksel özelliklerinin incelenmesi
The Production of CdS thin films and the investigation of their structural, electrical and optical properties
Yazar: EMİN BACAKSIZ
Danışman: DOÇ. DR. VAGİF NOVRUZOV
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Cds film = Cds film ; Güneş pilleri = Solar cells ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu çalışmada, farklı iki metot ile üretilen CdS ince filmlerin CdS/CdTe güneş pillerine etkisi araştırıldı. İlk olarak, CdS ince filmlerin sanki-kapalı "quasi-closed" hacimde çökeltilme sırasında beyaz ışıkla ışınlanmanın, yapısal, fotoelektriksel ve optik özelliklerine etkileri araştırıldı. Elde edilen filmler, c-ekseni yönünde tercihli bir yönelmeye sahip olup, ışınlamanın şiddeti arttıkça (002) yansımasına ait pikin şiddeti de artmaktadır. CdS ince filmlerinin oda sıcaklığı özdirenç değerleri 107-104 Qxcm aralığında bulundu. Temel soğurma bölgesindeki fotosensitivite ve. geçirgenlik bölgesindeki geçirgenlik özelliği, ışınlama şiddeti arttıkça önemli ölçüde arttı. Pencere malzemesi olarak (1) karanlıkta, (2) 150 mW/cm2 şiddetinde ışınlama yaparak üretilen CdS filmlerinin kullanıldığı CdS/CdTe güneş pillerinin, 100 mW/cm2 değerindeki bir ışınlama altında, sırasıyla % 1,8 ve % 7,3 verimlerine sahip oldukları bulundu. Bu çalışmada ayrıca, kimyasal püskürtme yöntemi ile üretilen CdS ince filmlerine in katkısının yapısal, elektriksel ve optik özelliklerine etkileri araştırıldı, in konsantrasyonunun artması ile CdS ince filmlerinin tercihli yöneliminin (002) düzlemlerinden (101) düzlemlerine kaydığı görüldü, in konsantrasyonunun artması ile özdirenç değerleri bir minumum değere kadar azaldı ve sonra tekrar arttı. Ayrıca, geçirgenlik spektrumunun kenarında küçük dalga boylarına doğru kaymalar gözlendi. Pencere malzemesi olarak (1) saf, (2) Ih katkı (x=0,05) yapılarak üretilen CdS filmlerinin kullanıldığını CdS/CdTe güneş pillerinin, 100 mW/cm2 değerindeki bir ışınlama altında, sırasıyla % 3,5 ve % 6,4 verimlerine sahip oldukları bulundu. Son olarak, oda sıcaklığında Cu-nCdS ikili yapılarının He-Ne lazer ışınımıyla uyarılarak p-tipi CdS ince filmlerinin yeni bir oluşum tekniği incelendi. Lazer ışınlama süresine bağlı olarak, CdS filmlerinde bir p-n ekleminin elde edilmesi veya filmlerin tümüyle p-tipine dönüşmesi; I-V karakteristikleri, fotovoltaik, sıcak uç ve Hail olayı ölçümlerinden faydalanarak belirlendi. Anahtar Kelimeler: CdS/CdTe, p-n Eklem, Kısa Devre Akımı, Açık Devre Gerilimi

Abstract:
The Production of CdS Thin Films and The Investigation of Their Structural, Electrical and Optical Properties In this study, the effects of CdS thin films produced by two techniques on the CdS/CdTe solar cells have been investigated. CdS thin films were prepared by a quasi- closed volume and chemical spray pyrolysis methods. First, the effects of white light illumination during the deposition of CdS thin films in a quasi-closed volume, on the structural, photoelectrical and optical properties were investigated. The films were highly c-axis oriented with an increasing intensity of (002) reflection as the illumination increases. The room temperature resistivity values of the CdS films decreased in the range of 107-104 Qxcm. The photosensitivity in the fundamental absorption region and the transparency in the transmission region considerably increased as the illumination increased. Under 100 mW/cm insulation, the efficiencies of the CdS/CdTe solar cells based on window materials which were deposited: (1) dark; (2) under an illumination of 150 mW/cm2; were found to be 1.8 % and 7.3 %, respectively. In addition, we report the structural, electrical and optical properties of CdS thin films produced by spray pyrolysis as a function of In concentration. As the In concentration increased the preferred orientation of the films changed from the (002) plane to the (101) plane. The resistivity decreased with increasing In concentration, reached a minimum, and then increased with further increased in In concentration. In the transmittance spectra of CdS thin films shifts were observed towards lower wavelengths as the In concentration increased. Under 100 mW/cm insulation, the efficiencies of the CdS/CdTe solar cells based on window materials which were deposited: (1) undoped; (2) In doped (x=0,05) ; were found to be 3.5% and 6.4 %, respectively Finally, a new fabrication technique of p-type CdS thin films by He-Ne laser illumination of bilayer Cu-nCdS structures at room temperature was investigated. The formation of a p-n homojunction in CdS films or conversion of the film all over to the p- type, depending on the duration of laser illumination, was shown by I-V characteristics, the photovoltaic, the hot prope and Hall effects measurements. Key Words: CdS/CdTe, p-n Junction, Short-Circuit Current, Open Circuit Voltage VI ^^V^SSS^i^