Fotovoltaik güneş gözesi uygulamaları için Cd1-xZnxS ince filmlerinin büyütülmesi ve karakterizasyonu
Growth and characterization of Cd1-xZnxS thin films for photovoltaic solar cell applications
Yazar: TÜRKER YAPAN
Danışman: DOÇ. DR. VİLDAN BİLGİN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Yarı iletken ince filmler = Semiconductor thin films

Özet:
Bu çalışmada Cd1-xZnxS (0≤x≤1) ince filmleri kimyasal püskürtme tekniği ile 300±5 °C taban sıcaklığında cam yüzeyler üzerine büyütülmüştür. Filmlerin optik özellikleri, UV-VIS ve floresans spektrofotometreleri ile incelenmiş olup, geçirgenlik, yansıma, soğurma, kırılma indisi, sönüm katsayısı, yasak enerji aralığı, Urbach parametresi ve fotolüminesans spektrumu gibi bazı optik parametreleri belirlenmiştir. Filmlerin optik geçirgenliklerinin yaklaşık %30-50, yasak enerji aralıklarının 2.43-3.59 eV ve Urbach parametrelerinin ise 64-242 meV aralıklarında değiştikleri tespit edilmiştir. Filmlerin elektriksel özellikleri, dört nokta uç tekniği ile incelenmiş ve elektriksel özdirenç ile elektriksel iletkenlik değerleri belirlenmiştir. Filmlerin yüzeysel özellikleri için, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmış olup, film yüzeylerinin homojen dağılıma sahip olup olmadıkları incelenmiş ve filmlerin hemen hemen homojen yüzeylere sahip oldukları gözlenmiştir. Filmlerin yapısal özellikleri, x-ışını difraktometresi (XRD) ile incelenmiş ve bütün filmlerin polikristal yapıya sahip oldukları belirlenmiştir. Filmlerin XRD desenleri ile, yapılanma katsayıları, ortalama tane büyüklükleri, dislokasyon yoğunlukları, örgü sabitleri ve birim hücre hacmi gibi bazı yapısal parametreleri belirlenmiştir. Yapılan bu incelemeler sonucunda, başlangıç püskürtme çözeltisindeki Zn miktarının artışına bağlı olarak filmlerin bazı fiziksel özelliklerinde önemli değişimler olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this work, Cd1-xZnxS (0≤x≤1) thin films were deposited onto glass substrates at substrate temperature of 300±5 °C by spray pyrolysis technique. Optical properties of the films were examined by using UV-VIS and fluorescence spectrophotometer and some optical parameters such as transmittance, reflectance, absorbance, refractive index, energy band gap, Urbach parameter and photoluminescence of the films were determined. Optical transmittances, band gap energies and Urbach parameters of the thin films were found to be between ~30-50%, 2.43-3.59 eV and 64-242 meV, respectively. Electrical properties of the films were examined by four point probe technique and electrical resistivity and electrical conductivity were determined. The Surface morphologies of the films were analyzed by atomic force microscope (AFM) and scanning electron microscope (SEM) whether the surfaces of the films are homogenous or not were investigated and it was seen that all the films have homogenous Surface distribution. Structural properties of the films examined by x-ray difractometer (XRD) and it was seen that all the films have polycrystalline structure. Some structural parameters such as texture coefficients, the average grain size, dislocation density, lattice constant and unit cell volume of the films were calculated by XRD patterns. As a result of these Physical analyses, the important effect of Zn quantity in starting spray solution on the cdS films were determined.