CdTe/CdS VE Sb2Se3/CdS ince film güneş hücrelerinin karakterizasyonu
Characterization of CdTe/CdS VE Sb2Se3/CdS thin film solar cells
Yazar: KERİM KUBİLAY DÖNMEZ
Danışman: DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM VARİYENLİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: CdTe film = CdTe film ; Cds film = Cds film ; Güneş pilleri = Solar cells ; Karakterizasyon = Characterization

Özet:
Bir hücreyi karakterize etmek, bir hücreyi tanımak yani onun davranışını, etkinlik durumunu ve verimini etkileyen kusurların veya parazitik unsurların varlığını tanımlayabilen tüm bilgileri toplamak anlamına gelir. İnce film güneş pilleri minimum malzeme kullanımının verdiği avantaj ile daha düşük üretim maliyetine sahip olması ve günümüzde ulaşmış oldukları yüksek verimlilikleri sayesinde bu fotovoltaik cihazlara olan ilgi artmaktadır. Son yıllarda kadmiyum tellür (CdTe) ince film yarı iletkeni üzerine yapılan yoğun çalışmalar ile bu güneş pillerinin verimliliği ve kararlılığı geliştirilmiştir. Ancak kadmiyum toksik bir materyal olarak kabul edilmektedir ve Avrupa'da bu materyalin kullanımı kısıtlanmaktadır. Bundan dolayı CdTe tabanlı ince film güneş pillerine olan talep azalmaktadır. Diğer yandan antimon selenit (Sb2Se3) yarı iletkenin çevreye zararının olmaması ve uygun opto-elektronik özelliklere sahip olmasının avantajı ile bu malzeme ince film güneş pilleri arasında yeni bir alternatif emici tabaka olarak önem kazanmıştır. Fakat bu ince film pilin verimliliği ve kararlılığı düşük olduğu için üzerinde daha fazla geliştirme çalışmaları yapılmalıdır. Bu çalışmada CdTe/CdS ve Sb2Se3/CdS ince film güneş hücrelerini karakterize edebilmek için deneysel testler uygulanmıştır. Üzerinde çalışılan test hücreleri ilk analizlerin yapıldığı Verona Üniversitesindeki fotovoltaik ve katı hal fiziği laboratuvarında üretilmiştir. Daha sonra, bu piller gerekli karakterizasyon testleri için Padova Üniversitesindeki fotovoltaik laboratuvarına getirilmiştir. Burada dış quantum verimliliği (EQE), karanlıkta ve aydınlıkta akım-gerilim karakteristiği ve foto-voltaj düşüşü (PVD) ölçümü yapılmıştır. Bu çalışmada; CdTe/CdS ve Sb2Se3/CdS ince film test hücreleri farklı sıcaklık ve ışık şiddeti altında karakterize edilmiştir ve deneysel olarak yapılan karakterizasyon sonucunda bu hücreler hakkında literatür bilgisi oluşturulmuştur.

Abstract:
Characterizing a cell means recognizing a cell, which is collecting all the information that can identify the presence of defects or parasitic elements that affect its behavior, activity status and efficiency. The interest in thin film solar photovoltaic devices has increased due to the advantage of minimum material usage, lower production costs and high efficiency they have reached today. In recent years, the efficiency and stability of CdTe based thin-film solar cells have been improved with intensive studies on cadmium telluride (CdTe) thin film semiconductor. However, cadmium is considered a toxic material and its use is restricted in Europe. Therefore, the demand for CdTe-based thin-film solar cells has decreased. On the other hand, antimony selenide (Sb2Se3) semiconductor has gained importance as a new alternative absorber layer among thin-film solar cells, with the advantage of not being harmful to the environment and having suitable opto-electronic properties. However, since the efficiency and stability of this thin-film solar cell is low, further development work should be done on it. In this study, experimental tests were applied to characterize CdTe/CdS and Sb2Se3/CdS thin film solar cells. These test cells were produced in the photovoltaic and solid-state physics laboratory at the University of Verona, where the first analysis was carried out. Subsequently, these cells were brought to the photovoltaic laboratory at the University of Padova for the necessary characterization tests. Here, external quantum efficiency (EQE), current-voltage characteristic in the dark and light and photo-voltage decay (PVD) measurement were performed. In this study, CdTe/CdS and Sb2Se3/CdS thin film test cells were characterized under different temperatures and light intensity, and literature review about these cells was established as a result of experimental characterization.