Ultraviyole ışınlarının silisyum tabanlı güneş piline olan etkilerinin deneysel olarak incelenmesi ve kriyojenik kaplama yöntemi ile geri dönüşümünün sağlanması
Experimental investigation of the effects of ultraviolet rays on silicon-based solar cells and achieving recycling through cryogenic coating method
Yazar: NESLİHAN FIRAT
Danışman: PROF. DR. VAGİF NEVRUZOĞLU
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Si tabanlı güneş pili üzerine yapılan bu tez çalışması iki aşamada gerçekleştirildi. Birinci aşamada güneş pili örnekleri dış etkilere (sıcaklık ve ultraviyole ışınlar) maruz bırakılarak fotovoltaik değerlerde düşüşler sağlandı. Deneyler, biri kontrol örneği olmak üzere, 4 farklı güneş pili örnekleri üzerinde günde 1 saat olmak üzere 12 hafta süreyle sürdürüldü. Dış etki uygulama işleminde, örneklerin bir tanesi tüp fırında 60°C sıcaklıkta ısıtılırken diğer iki örnek sırasıyla λ=260 nm ve λ=360nm dalga boylu UV ışınlarıyla aydınlatıldı. Yapılan elektriksel ölçümler uygulama sonrası güneş pillerinin fotovoltaik değerlerinin olumsuz yönde etkilediğini gösterdi. Karanlık ve aydınlık ortamda (93 mW/cm2) I-V ve C-V ölçümleri yapıldı. I-V ölçümlerinden açık devre gerilimi (𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜), kısa devre akımı (𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠 ), doldurma faktörü (FF) ve verim (η) değerleri hesaplandı. C-V ölçümlerinden ise verici yoğunluğu (𝑁𝑁𝑁𝑁) tespit edildi. Çalışmanın ikinci aşamasında ise dış etkilere maruz bırakılmış güneş pillerinin yüzeyleri vakum (10-6 Torr) ortamında kriyojenik sıcaklıkta (200 K) Ag iyonları ile kaplandı. Bu yeni uygulama ile güneş pillerine yüzeysel plazmon rezonans (SPR) özelliği kazandırıldı. Güneş pillerinde gerçekleşen etkili SPR olayı sayesinde fotovoltaik değerlerde artışlar sağlandı ve örneklerin tümünde geri dönüşüm işlemlerinin gerçekleştiği görüldü.

Abstract:
This thesis study on Si-based solar cells was conducted in two stages. In the first stage, solar cell samples were subjected to external influences (temperature and ultraviolet radiation) to induce decreases in photovoltaic parameters. The experiments were carried out on four different solar cell samples, including one control sample, for a duration of 12 weeks with one hour of exposure per day. During the application of external influences, one sample was heated in a tube furnace at a temperature of 60°C, while the other two samples were illuminated with UV radiation at wavelengths of λ=260 nm and λ=360 nm, respectively. Electrical measurements revealed that the applied treatments had a negative impact on the photovoltaic parameters of the solar cells. I-V and C-V measurements were performed in both dark and illuminated (93 mW/cm2) conditions. From the I-V measurements, open-circuit voltage (𝑉𝑉𝑜𝑜𝑜𝑜), short-circuit current (𝐼𝐼𝑠𝑠𝑠 ), fill factor (FF), and efficiency (η) values were calculated. C-V measurements were used to determine the donor concentration (𝑁𝑁𝑁𝑁). In the second stage of the study, the surfaces of the solar cells, which had been exposed to external influences, were coated with silver (Ag) ions in a vacuum environment (10-6 Tor) at cryogenic temperature (200K). This new application imparted a superficial surface plasmon resonance (SPR) property to the solar cells. The effective SPR phenomenon occurring in the solar cells resulted in an increase in photovoltaic parameters, and it was observed that the recycling process took place in all samples.