Fotovoltaik hücreler için yarıiletken ince film kaplamaların incelenmesi ve karakterizasyonu
Investigation and characterization of semiconductor thin film coatings for photovoltaic cells
Yazar: MURAT KOÇ
Danışman: PROF. DR. NURİ ÖZEK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, titanyum (IV) iso-propoksit asit başlangıç maddesinden titanyum dioksit (TiO2) yarıiletken malzeme sentezlenmiştir. Sentezlenen TiO2 solleri katkısız, PEG 2000 ve PEG 20000 katkılı olmak üzere üç farklı şekilde indiyum tin oksit (ITO) kaplı iletken cam altlık üzerine kaplanmış ve mikro yapı karakterizasyonu incelenmiştir. Hazırlanan soller elektrosprey yöntemiyle ITO kaplı cam üzerine kaplanmıştır. Üretilen filmler 450oC ve 600oC' de 1 saat ve 2 saat olmak üzere iki farklı sıcaklıkta ısıl işleme tabi tutulmuş ve yüzeyde TiO2' nin kristallenmesi sağlanmıştır. Üretilen TiO2 filmlerin kristal yapısı ve faz analizi X-ışını difraksiyonu (XRD) metodu, yüzey morfolojisi ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Yapılan analizlere göre ısıl işlem sonrası yüzeyde tamamen anataz TiO2 partikülleri oluşmuştur. Yapılan çalışmada kaplamaların homojen ve gözenekli yapıda oluştuğu gözlemlenmiştir. Ayrıca TiO2 partiküllerinin küresel yapıda, 100 nm'nin altında olduğu ve kaplanan yüzeyin belirli bölgelerinde gruplar oluşturduğu tespit edilmiştir. Artan ısıl işlem sıcaklığı ve süresine, sol özelliklerine bağlı olarak daha yoğun film yüzeyleri elde edilmiştir. Elektrospray yöntemi ile güneş pillerinde uygulama alanı bulan ince film kaplamalar için sol özelliklerine, ısıl işlem parametrelerine ve kaplama parametrelerine bağlı olarak istenilen morfolojide filmlerin üretilebileceği görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, titanium dioxide (TiO2) semiconducting material has been synthesized from titanium (IV) iso-propoxide acid. Synthesized TiO2 sols have been coated on the indium tin oxide (ITO) glass in three different ways; pure, by adding PEG 2000 and PEG 20000, and micro-structure the characterization of them has been applied. Prepared mixtures have been coated on the ITO glass by using electrospray method. Prepared films have been calcinated at 450oC and 600oC for one and two hours. Then crystallization of TiO2 has been achieved. Crystal structure and phase analysis of prepared TiO2 films have been evaluated by using X-ray diffraction (XRD) method. Surface morphology has been evaluated by using a scan electron microscopy (SEM). According to analyses, after calcination anatase TiO2 particles have been gained on surface. In this study, thin film coatings are homogeneous and porous. In addition, TiO2 particles are spherical; their sizes are under 100 nm and particles are in groups in certain areas on the coated surfaces. While temperature and calcination time increases, more condensed film surfaces are obtained depending on the sol properties. It is seen that, films with suitable morphology depending on their sol features, calcination parameters and coating parameters can be produced by using thin film coatings which is used on the solar cells via electrospray method.