CdIn2Te4/CdS ve In katkılı CdTe/CdS ince film güneş pillerinin yapısal özellikleri ve veriminin incelenmesi
Investigation of structural properties and efficiency of CdIn2Te4/CdS and in doped CdTe/CdS thin film solar cells
Yazar: İBRAHİM KIRBAŞ
Danışman: PROF. DR. RASİM KARABACAK
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada II-III-VI ve II-VI yarıiletken sınıfına ait CdIn2Te4 ve %1 In katkılı CdTe bileşikleri kaynak malzeme olarak kullanılmıştır. Bu malzemeler ile hem ısısal buharlaştırma yöntemi hem de elektron demeti yöntemleri kullanılarak ITO kaplı cam alttaş üzerine ince filmler elde edilmiştir. İnce filmler üzerine pencere tabakası olarak CdS bileşiği kullanılmış ve güneş pili yapısı oluşturulmuştur. Elde edilen güneş pillerinin yapısal, elektriksel ve yüzeysel özellikleri çeşitli test metodları ile incelenmiş ve bu özelliklere tavlamanın etkisi araştırılmıştır.

Filmlerin yüzey morfolojisi ve kompozisyonları, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) analizleri ile incelenmiştir. Yarıiletken filmlerin kristal yapıları X-ışını kırınım ölçümleri (XRD) metodu ile araştırılmıştır. Güneş pillerine ait akım-voltaj karakteristikleri solar simülatör cihazı ile oda sıcaklığında incelenmiştir. 

Isısal buharlaştırma yöntemi ve elektron demeti yöntemi ile üretilen tavlanmış ve tavlanmamış ince film güneş pillerinin yapısı elektriksel özellikleri incelendi. Yüzey pürüzlülüğünün tavlama sonucunda arttığı topaklanmanın azaldığı görülmektedir. Yapı içinde kirlilik atomlarının olmadığı tespit edildi. XRD analizleri ile ortaya çıkan piklerin pozisyonlarından filmlerin polikristal olduğu tespit edildi. Elektriksel özellikleri incelendiğinde ise güneş pili yapısının oluştuğu tespit edildi. Elektron demeti yöntemi ile üretilen tavlanmış güneş pilinin ideal diyot karakteristiği gösterdiği belirlendi. Verimlilik bakımından %1'in altında bir değer elde edildi.

Abstract:
In this study, II-III-VI and II-VI semiconductor class CdIn2Te4 of 1% In doped CdTe compounds were used as the source material. Thin films on the ITO coated glass substrate were obtained with both thermal evaporation method and electron beam methods with these materials. CdS compound was used as window layer on the thin films and structure of solar cells were obtained. The structural, electrical and surface properties of solar cells were investigated with various test methods and the effects of annealing on these properties were also investigated. 

The surface morphology and compositions of films were examined by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis. The crystal structure of semiconductor films investigated by X-ray diffraction measurements (XRD) method. The current-voltage characteristics of the solar cells were examined by solar simulator at room temperature.

The structural and electrical properties of the solar cells which were produced by thermal evaporation and electron beam methods with annealing and as-deposited. Surface roughness increased and aggregation was decreased with annealing. It was detected that there was no impurity atoms in the structure of solar cells were obtained with the positions of the peaks of XRD analysis. It was determined that the solar cells structure was obtained when the electrical properties were investigated. The annealed solar cells produced by electron beam showed ideal diode characteristic. The efficiency of this solar cells was achieved below 1 %.