Güneş pili uygulamaları için epitaksiyel gaas ince filmlerin kaldırılması ve esnek tabanlara nakli
Epitaxial lift-off of gaas thi̇n films and transferring on to the flexible carriers for solar cell applications
Yazar: HAZAL ZAİMLER
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA KULAKCI
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Yarı iletken güneş pili = Semiconductor solar cell

Özet:
Epitaksiyel film kaldırma (EFK) yöntemi son zamanlarda GaAs tabanlı III-V grubu
geniş alan güneş pili/hücresi uygulamaları için maliyet etkin yenilikçi bir teknoloji olarak
ilgi çekmeye başlamıştır. EFK yöntemi, epitaksiyel olarak büyütülen III-V grubu ince
film elektronik/optoelektronik aygıt yapılarının üzerine büyütüldükleri pahalı alttaştan
ayrılmasına, alttaşın yeniden büyütme işlemi için kullanılmasına izin veren ve aktif aygıt
yapısının ucuz taşıyıcılara (esnek plastikler, Si alttaş, cam vs.) aktarılmasını sağlayan
teknik bir yaklaşımdır.
Bu tez çalışmasında, güneş pili uygulamaları için moleküler demet epitaksi (MBE)
yöntemiyle GaAs alttaş üzerine büyütülen GaAs ince filmlerin EFK yöntemiyle
kaldırılması esnek plastik tabanlara nakli gerçekleştirildi. Yapılan EFK geliştirme ve
iyileştirme süreçleri sonrasında yaklaşık 30 mm/saat kaldırma hızında ve 3 inç tam alttaş
büyüklüğünde GaAs ince filmler kaldırılarak esnek taşıyıcıya başarıyla nakledildi. EFK
tekniği pratik uygulama olarak; tasarlanıp büyütülen esnek ince film GaAs tabanlı güneş
pili yapılarına uygulandı. Fabrikasyonu yapılan pillerin enerji dönüşüm verimliliği ve
kuvantum verimlilik değerleri ölçüm standartlarına uygun olarak ölçüldü. Yapılan
ölçümler sonucunda plastiğe nakledilen esnek ince film GaAs pillerden %18,78, alttaş
tabanlı üretilen referans GaAs pillerden ise %22,03 enerji dönüşüm verimlilik değerlerine
ulaşıldı.

Abstract:
Epitaxial lift-off (ELO) method has recently gained interest as a cost-effective
innovative technology for the GaAs-based III-V group large area solar cell applications.
The ELO method allows the separation and transferring onto the new cheap carriers
(flexible plastics, Si susbtrate, glass etc.) of epitaxially grown III-V group semiconductor
thin film electronic/optoelectronic device structures from the very expensive substrates.
After the exfoliation and transfer of epitaxially grown active film, the substrate can be
used for another consequtive epitaxial growth.
In this thesis study, GaAs thin films grown by molecular beam epitaxy on GaAs
susbstrates were lifted off and transferred onto the flexible plastic carriers for solar cell
applications. After the development and improvement in ELO processes, thin films with
3 inch in size were transferred to the flexible carriers with a lift off speed of approximately
30 mm/h. As a practical appication; ELO technique was applied to the designed thin film
GaAs solar cell structures which were grown by MBE method. The energy conversion
and quantum efficiency values of the manufactured cells were measured in accordance
with the measurement standards. As a result of the measurements; energy conversion
efficiency values of 18.78% and 22.03% were achieved for flexible thin film GaAs cells
and susbstrate based reference GaAs cells respectively.