c-Si heteroeklem güneş hücrelerinde geçirgen iletken oksit katman olarak kullanılan indiyum kalay oksit ince filmlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of indium tin oxide thin films used as a transparent conductive oxide layer in c-Si heterojection solar cells
Yazar: İLKER DURAN
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE SEYHAN
Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; Güneş pilleri = Solar cells ; Karakterizasyon = Characterization

Özet:
Küresel temiz enerji talebinin artması, yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımını ve fotovoltaik (PV) teknolojilerinin önemini artırmıştır. Özellikle kristal silisyum (c-Si) güneş hücreleri, PV pazarının %90'ından fazlasını oluşturmakta olup, maliyet ve verimlilik odaklı araştırmalarda ön plana çıkmaktadır. Bu bağlamda, silisyum heteroeklem (SHJ) güneş hücreleri, sundukları yüksek performansla büyük ilgi görmektedir. Bu çalışmada, SHJ hücrelerinde kullanılan geçirgen iletken oksit (TCO) katmanı olarak İndiyum Kalay Oksit (ITO) ince filmlerinin optimizasyonu amaçlanmıştır. ITO filmlerinin karakterizasyonu ve optimizasyonu, sıcaklık, plazma gücü ve oksijen akış oranına bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Cam yüzeyler üzerinde 100 nm kalınlıkta ITO filmleri, farklı sıcaklıklarda (RT, 150, 175, 200, 225, 250 °C) PVD yöntemi ile üretilmiş; en iyi sonuç 200 °C'de elde edilmiştir. Sıcaklık optimizasyonunun ardından, farklı plazma güçlerinde (1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050 W) ITO filmleri üretilmiş ve 2050 W güçte optimum sonuçlar alınmıştır. Ayrıca, oksijen akış oranları (0, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5 sccm) denendiğinde, en uygun değer 2.5 sccm olarak belirlenmiştir. Optimizasyon çalışmasının SHJ güneş hücresinin verimliliği üzerindeki etkisi incelenmiş ve güneş hücresinin fotovoltaik parametreleri olarak analiz edilmiştir. Yapılan ölçümler sonucunda, güneş hücresinin verimliliği %21.64 olarak ölçülmüştür.

Abstract:
The increasing global demand for clean energy has significantly boosted the use of renewable energy sources and highlighted the importance of photovoltaic (PV) technologies. Among these, crystalline silicon (c-Si) solar cells account for more than 90% of the PV market, leading to a focus on cost reduction and efficiency improvement in related research. In this context, silicon heterojunction (SHJ) solar cells have attracted significant attention due to their high-performance characteristics. This study aims to optimize indium tin oxide (ITO) thin films, used as a transparent conductive oxide (TCO) layer in SHJ cells. The characterization and optimization of ITO films were performed by varying the temperature, plasma power, and oxygen flow rate. ITO films with a thickness of 100 nm were deposited on glass substrates using physical vapor deposition (PVD) at different temperatures (RT, 150, 175, 200, 225, 250 °C), with the best results obtained at 200 °C. After temperature optimization, ITO films were produced at different plasma powers (1800, 1850, 1900, 1950, 2000, 2050 W), with optimum results at 2050 W. Additionally, oxygen flow rates (0, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 5 sccm) were tested, and 2.5 sccm was identified as the optimal value. The impact of this optimization on SHJ solar cell efficiency was analyzed, with a final efficiency of 21.64% measured.