CuO ince film ve CuO/n-Si heteroeklem güneş pili üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of CuO thin film and CuO/n-Si  heterojunction solar cell
Yazar: REŞİT ÖZMENTEŞ
Danışman: PROF. DR. CABİR TEMİRCİ
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada; bakıroksit ince filmleri termal buharlaştırma ve püskürtme yöntemi ile üretildi.  Bu filmlerin optik ve yapısal özellikleri UV-Vis spektrofotometre, SEM, EDX ve XRD teknikleri ile incelendi. (100) doğrultusunda büyütülmüş, ρ=1-10 Ω.cm özdirençli n-Si kristali kullanılarak,  termal buharlaştırma yöntemiyle  arka yüzeyine Al omik kontak yapıldı ve CuO/n-Si/Al heteroeklem doğrultucu kontaklar oluşturuldu. CuO/n-Si heteroeklem yapının fotovoltaik değerlendirmesinde CuO'nun rolünü tam olarak ortaya koyabilmek için ilave olarak Cu/n-Si Schottky tipi kontaklar üretildi ve referans olarak değerlendirildi. Üretilen  numunelerin oda sıcaklığında ve karanlıkta  I-V  (akım-voltaj), C-V  (kapasitans-voltaj), G-V  (iletkenlik-voltaj) ve C-f  ( kapasitans-frekans) ölçümleri alındı. İdealite faktörü (n), engel yüksekliği (фb) ve seri direnç (Rs)  gibi diyot karakteristik parametreleri belirlendi. Üretilen numunelerin fotovoltaik özelliklerini belirlemek için bir solar simülatör kullanılarak, AM1.5 (100 mW/cm2) aydınlatması altında I-V ölçümleri alındı, dolum faktörü (FF) ve güneş pili verimleri (η) hesaplandı. Alınan ölçüm ve elde edilen bulgulardan, püskürtme yöntemiyle üretilen bakıroksit filmlerin monoklinik kristal yapıda tek fazlı CuO polikristal özellik sergilediği, termal buharlaştırma yöntemiyle elde edilen bakır oksit filmlerin ise herhangi bir kristal yapı özelliği göstermediği, ancak amorf özellik sergilediği belirlendi. Bunun yanısıra, püskürtme yöntemiyle üretilen bakır oksit filmlerin  n-Si ile omik kontak özelliği gösterdiği, doğrultucu kontak ve fotovoltaik bir özellik sergilemediği tespit edildi. Buna karşılık termal olarak üretilen bakır oksit filmlerin ise n-Si ile iyi bir doğrultucu kontak özelliği sergilediği ve aynı zamanda iyi bir fotovoltaik özellik gösterdiği tespit edildi.  

Anahtar kelimeler: Bakır oksit, Heteroeklem, Güneş pili, İnce film

Abstract:
In this study, copper oxide thin films were produced by thermal evaporation and airbrush spray coating technique. Optical and structural properties of the films were investigated by UV-Vis spectrophotometer, SEM, EDX  and  XRD  techniques. By using an n-type Si wafer with (100) orientation and 1-10 Ω.cm resistivity, Al ohmic contact was made to the back surface of the crystal by thermal evaporation and CuO/n-Si/Al heterojunction rectifier contacts were formed. In order to fully demonstrate the role of CuO in the photovoltaic evaluation of the CuO/n-Si heterojunction structure, additional Cu/n-Si Schottky type contacts were produced and evaluated as references.  I-V (Current-voltage), C-V (capacitance-voltage), G-V (Conductivity-voltage) and C-f (capacitance-frequencey) measurement of the produced samples were performed at room temperature and in dark. Diode characteristics parameters of produced CuO/n-Si heterojunction such as ideality factors (n), barrier height (фb) and series resistance (Rs) were determined. Then, for determining photovoltaic properties of fabricated samples, I-V measurements were performed by a solar Simulator under AM1.5 (100 mW/cm2) illumination and fill factors (FF) and solar cell efficiency  (η) were calculated. It was determined from the measurements and the obtained results that the copper oxide films produced by spray coating method exhibited  single-phase CuO polycrystalline property in the monoclinic crystal structure. However, it is understood that the copper oxide films obtained by thermal evaporation showed noncrystal structure property, exhibited amorphous property. Besides this, it is determined that the copper oxide films produced by spray coating method showed ohmic contact property with n-Si, did not exhibit rectifier contact and photovoltaic characteristics. Whereas the CuO/n-Si  contacts obtained by  thermal evaporation method exhibited  both a good rectifier and a good photovoltaic properties.  

Key words: Copper oxide, Heterojunction, Solar cell, Thin film