RF magnetron saçtırma tekniği ile tek adımlı CIGSe filmlerin optimizasyonu ve katkılanması
Optimization and doping of one-step CIGSe films by RF magnetron sputtering technique
Yazar: EMİR ENÖNLÜ
Danışman: PROF. DR. GÜNEŞ SÜHEYLA KÜRKÇÜOĞLU
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Günümüzde, güneş pillerinin geliştirilmesi kapsamında artık daha düşük maliyetli ve
karmaşık olmayan üretim tekniklerinin geliştirilmesine odaklanılmıştır. CIGSe filmleri için
kullanılan vakumlu veya vakumsuz birçok üretim tekniği mevcuttur. Fakat bu üretim
teknikleri, karmaşık ve uzun bir üretim sürecine sahiptir ve çoğu üretim tekniğinde toksik
bir gaz olan H2Se gazı kullanılmaktadır. Buradan yola çıkılarak bu tez çalışmasında farklı
üretim teknikleri ile CIGSe, Gümüş (Ag) katkılı CIGSe, Tungsten (W) katkılı CIGSe ve
Molibden (Mo) katkılı CIGSe filmleri üretilmiştir. CIGSe filmlerinde toksik bir gaz olan
H2Se gazı kullanılmamış ve üretimler tek adımlı olarak gerçekleştirilmiştir. Ag katkılı
CIGSe filmlerinde eş saçtırma ve katmanlı üretim teknikleri çalışılmıştır. W ve Mo katkılı
CIGSe filmlerinde ise katmanlı üretim teknikleri ile katkılama çalışmaları
gerçekleştirilmiştir. Üretilen tüm filmlerin optik, özdirenç, yapısal ve yüzey özellikleri
sırasıyla UV/Vis Spektrofotometri, dört nokta uç, AKM, XRD, SEM-EDS ve optik
profilometre teknikleri ile incelenmiştir. İncelemeler sonucunda CIGSe filmlerinden C2-3
no'lu film, tek adımlı üretim tekniği kullanılarak düşük özdirenç değerine (1,6 Ω.cm) ve iyi
kristal yapı özelliklerine sahip olması ile öne çıkmıştır. Tez kapsamında iyi bir kristal yapı
ile birlikte en düşük özdirenç (0,5 Ω.cm) ve en yüksek soğurma katsayısı (6,1 x 104 cm-1)
değeri, Ag katkılı CIGSe filmlerinden eş saçtırma tekniğinin kullanıldığı A1-1 no'lu filmde
elde edilmiştir. W ve Mo katkılı filmlerde ise düşük özdirenç değerleri ile W ve Mo'nun ara
katman olarak kullanıldığı ve ısıl işlemin bulunmadığı W3 (0,6 Ω.cm) ve Mo3 (0,9 Ω.cm)
no'lu filmler öne çıkmıştır. Bu kapsamda bu filmlerin soğurucu tabaka olarak güneş
pillerinde kullanılmasının uygun olduğu değerlendirilmiştir

Abstract:
Nowadays, the development of solar cells has focused on achieving lower-cost and
less complex manufacturing techniques. There are many techniques, with or without
vacuum, used for CIGSe films. However, these techniques have a complex and long
production process, and H2Se gas, a toxic gas, is used in most techniques. In this thesis,
CIGSe, Silver (Ag) doped CIGSe, Tungsten (W) doped CIGSe, and Molybdenum (Mo)
doped CIGSe films were produced using different techniques. In CIGSe films, toxic gas
H2Se was not used and the production was carried out in a single step. Co-sputtering and
layered production techniques were studied in Ag doped CIGSe films. In W and Mo doped
CIGSe films, doping studies were carried out with layered production techniques. Optical,
resistivity, structural and surface properties of all films were examined by UV/Vis
Spectrophotometry, four-point probe, AFM, XRD, SEM-EDS and optical profilometer,
respectively. C2-3 film from CIGSe films stood out with its low resistivity value (1.6 Ω.cm)
and good crystal structure properties using single-step. In the thesis, the lowest resistivity
(0.5 Ω.cm) and the highest absorption coefficient (6.1 x 104 cm-1) value together with a good
crystal structure was obtained in A1-1 film from Ag doped CIGSe films using co-sputtering.
In W and Mo doped films, W3 (0.6 Ω.cm) and Mo3 (0.9 Ω.cm) films, where W and Mo are
used as interlayers, stood out with their low resistivity values. In this context, it was
evaluated that these films are suitable for use as absorber layers in solar cells.