Saçtırma yöntemiyle elde edilen sade ve metil kırmızısı organik arayüzeyli pd/n-si schottky güneş pillerinin elektriksel ve fotovoltaik karakterizasyonu
Electrical and photovoltaic characterization of pd/n-si schottky solar cells with plain and methyl red organic interface obtained by sputtering method
Yazar: MUHAMMET BIRA ŞAHİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN HÜSEYİN ÇOBAN
Ardahan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kloroform çözücüsüne metil kırmızısı organik kristal malzemesi ilave edilerek hazırlanan çözeltiden n-Si yarıiletkenin parlak yüzeyine damlatma yoluyla ve KOH, HF, HCI ve H2O2 kimyasal çözücülerle aşındırma suretiyle pürüzsüz hale getirilen n-Si yarıiletkenin yüzeyine Spin Coating yöntemiyle organik ince bir film tabaka kaplandı. n-Si yarıiletkenin mat yüzeyine termal buharlaştırma tekniği ile Ag ve Al malzemeleriyle omik kontak yapıldıktan sonra daha iyi sonuç verebilmeleri için tavlama fırınında 585 oC sıcaklıkta 3 dakika boyunca tavlandı. 5 mm ve 1 mm çaplı maskeler kullanılarak sırasıyla Pd ve Au metalleri, sputter (saçtırma) yöntemiyle Schottky kontaklar oluşturularak aygıtların fabrikasyon işlemleri tamamlandı. 298 K sıcaklıkta karanlık ortamda ölçümü yapıldı. Elde edilen ln I-V grafiklerinin eğimlerinden karakteristik Schottky diyot parametreleri olan idealite faktörü (n) ile engel yüksekliği (b); referans Au/Pd/n-Si/Al/Ag numune için 1.70, 0.70 eV, Au/Pd/MK/n-Si py/Al/Ag numune için 1.37, 0,68 eV ve Au/Pd/MK/n-Si ay/Al/Ag numune için 1.82, 0.76 eV olarak sırasıyla hesaplandı. Fabrikasyonu yapılan aygıtların fotovoltaik performansını inceleyebilmek için güneş simülatörü ile farklı ışık şiddetleri (30-100 mW/cm2 ) altında güneş enerji verimi (Ƞ), doluluk faktörü (FF), kısa devre akımı (Isc), açık devre voltajı (Voc), maksimum güç (Pm) gibi güneş pili temel parametreleri hesaplandı. Yarı logaritmik I-V grafiklerden ters beslem bölgesinde ışık şiddetinin artmasıyla akım değerlerinin arttığı bu da Schottky diyotun güneş pili özelliği taşıdığı gözlemlendi. Işık altında fotodiyot aygıtların gerilimi pozitif tarafta kesmesi aygıtın fotovoltaik özellik sergilediği anlamına gelmektedir. Schottky güneş pillerinin yüzey morfolojisi SEM cihazında incelendi ve numunelerin arayüzeyleri belirli kalınlıklarda organik malzeme ile homojene yakın dağılımla kaplandığı ve net bir şekilde arayüzeyinde organik bir malzeme varlığı tespit edildi.

Abstract:
In this thesis, a thin organic film layer was applied to the surface of the n-Si semiconductor, which was smoothened by dropping the solution prepared by adding methyl red organic crystal material to the chloroform solvent, onto the shiny surface of the n-Si semiconductor and by etching with KOH, HF, HCl and H2O2 chemical solvents, using the Spin Coating method. covered. After ohmic contact was made with Ag and Al materials by thermal evaporation technique on the matte surface of the n-Si semiconductor, it was annealed in the annealing oven at 585 oC for 3 minutes to provide better results. The fabrication of the devices was completed by creating Schottky contacts using Pd and Au metals, sputtering method, using 5 mm and 1 mm diameter masks, respectively. Measurement was made in a dark environment at a temperature of 298 K. From the slopes of the ln I-V graphs obtained, the characteristic Schottky diode parameters, ideality factor (n) and barrier height (b); 1.70, 0.70 eV for the reference Au/Pd/n-Si/Al/Ag sample, 1.37, 0.68 eV for the Au/Pd/MK/n-Si py/Al/Ag sample and 1.37, 0.68 eV for the Au/Pd/MK/n-Si ay /Al/Ag was calculated as 1.82, 0.76 eV for the sample, respectively. In order to examine the photovoltaic performance of the fabricated devices, solar energy efficiency (Ƞ), load factor (FF), short circuit current (Isc), open circuit voltage (Voc), maximum voltage under different light intensities (30-100 mW/cm2) were used with the solar simulator. Solar cell basic parameters such as power (Pm) were calculated. From the semi-logarithmic I-V graphs, it was observed that the current values increased as the light intensity increased in the reverse feed region, which meant that the Schottky diode had solar cell properties. The fact that photodiode devices cut the voltage on the positive side under light means that the device exhibits photovoltaic properties. The surface morphology of Schottky solar cells was examined with the SEM device and it was determined that the interfaces of the samples were covered with organic material in certain thicknesses in a near-homogeneous distribution and the presence of an organic material at the interface was clearly detected.