Fotovoltaik uygulamalar için Cu-katkılı Sb2Se3 ince filmlerin elektron demeti ve ısıl eş-buharlaştırma yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication of Cu-doped Sb2Se3thin films by electron beam and thermal Co-evaporation method for photovoltaic applications and their characterization
Yazar: MÜCAHİT FATİH YARAŞLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NESLİHAN AKÇAY ; DOÇ. DR. ÖZGE SÜRÜCÜ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Fotovoltaik = Photovoltaic ; İnce filmler = Thin films

Özet:
Bu tezde, Cu-katkılı Sb2Se3 ince filmlerin fotovoltaik uygulamalar için özellikleri ve potansiyeli kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Filmler, elektron demeti ve ısıl buharlaştırma yöntemlerini içeren eş-buharlaştırma teknikleri ile üretilmiştir. Üretilen filmlerin yapısal, optik, kompozisyonel ve morfolojik özelliklerini aydınlatmak için X-ışını kırınımı (XRD), Raman spektroskopisi, UV-Vis spektrofotometresi ve Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) gibi çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır.
İnce filmlerin özelliklerini geliştirmek için azot atmosferinde tavlama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu tavlama işlemleri, Cu-katkılı Sb2Se3 ince filmlerin kristal yapısını, bileşimini ve morfolojisini optimize etmek için titizlikle tasarlanmıştır. Elde edilen sonuçlar sistematik olarak analiz edilmiş ve tavlama işlemlerinin bir sonucu olarak film özelliklerinin evrimi ortaya çıkarılmıştır.
Bu çalışmanın temel amacı, biriktirilen Cu-katkılı Sb2Se3 ince filmlerin fotovoltaik uygulamalar için uygunluğunu belirlemektir. Bu araştırma, yapısal, optik,kompozisyonel ve morfolojik özelliklerin kombinasyonunu analiz ederek, bu filmlerin güneş hücresi cihazlarında soğurucu malzeme olarak potansiyelini göstermeyi amaçlamaktadır. Araştırma, verimli fotovoltaik performans için gereken temel özellikler hakkında değerli bilgiler sağlamaktadır.
Sonuç olarak, bu tez, kapsamlı yapısal ve kompozisyonel karakterizasyon da dahil olmak üzere, eş buharlaştırma yöntemleriyle sentezlenen Cu-katkılı Sb2Se3 ince filmlerin kapsamlı bir analizini sunmaktadır. Burada sunulan bulgular, bu filmlerin fotovoltaik uygulamalarda kullanım için uygunluğunun anlaşılmasına katkıda bulunmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talep artmaya devam ederken, bu araştırmadan elde edilen bilgiler verimli ve sürdürülebilir güneş hücresi teknolojilerinin geliştirilmesinin önünü açabilir.

Abstract:
In this thesis, the properties and potential of Cu-doped Sb2Se3 thin films for photovoltaic applications were comprehensively examined. The films were synthesized through co-evaporation techniques involving electron beam and thermal evaporation methods. Various characterization techniques, including X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, UV-Vis spectrophotometry, and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and scanning electron microscopy (SEM) techniques were employed to elucidate the structural, optical, compositional and morphological characteristics of the synthesized films.
To enhance the properties of the thin films, post-annealing processes were conducted in a nitrogen atmosphere. These annealing processes were meticulously designed to optimize the crystalline structure, composition, and morphology of the Cu-doped Sb2Se3 thin films. The obtained results were systematically analyzed, revealing the evolution of film properties as a result of the annealing treatments.
The principal objective of this study was to establish the suitability of the deposited Cu-doped Sb2Se3 thin films for photovoltaic applications. By analyzing the combination of structural, optical, compositional, and morphological properties, this research aims to demonstrate the potential of these films as absorber materials in solar cell devices. The investigation provides valuable insights into the fundamental characteristics required for efficient photovoltaic performance.
In conclusion, this thesis offers a comprehensive analysis of Cu-doped Sb2Se3 thin films synthesized via co-evaporation methods, including thorough structural and compositional characterization. The findings presented herein contribute to the understanding of the suitability of these films for use in photovoltaic applications. As the demand for renewable energy sources continues to grow, the insights from this research may pave the way for the development of efficient and sustainable solar cell technologies.