Farklı yöntemlerle oluşturulmuş n-cds/p-cu2s güneş pillerinin karakteristik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of characteristic properties of n-cds/p-cu2s solar cells created by different methods
Yazar: MELİH MANIR
Danışman: DOÇ. DR. VAGİF NEVRUZOĞLU
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmanın ilk aşamasında, güneş pilinde temel katman olarak kullanılan tek kristal CdS malzemesinin yapısal, elektriksel ve optik özellikleri incelendi. Daha sonra soğuk altlık yöntemi (200 K), klasik vakum buharlaştırma yöntemi (300 K) ve kimyasal daldırma yöntemi kullanılarak CdS/Cu ikili yapılar elde edildi. FESEM görüntüleri 200 K altlık sıcaklığında kaplanan CdS yüzeyinin eşit boyutlu Cu nano kümelerle kaplandığını gösterdi. CdS/Cu ikili yapılarda heteroeklem oluşumu hava ortamında 180 °C'de 10 dakika süreyle ısıl işlem uygulanarak gerçekleştirildi. İncelenen n-CdS/p-Cu2S güneş pili örneklerinde çalışma alanının tespiti için dalga boyuna göre duyarlılık spektrumu ölçüldü. Elde edilen sonuçlar 200 K altlık sıcaklığında üretilen n-CdS/p-Cu2S güneş pilinin daha geniş dalga boyu aralığında fotovoltaik değerler ürettiğini gösterdi. 200 K altlık sıcaklığında Cu2S fazının etkili oluşumunun tavlama ile Cu katmanında meydana gelen yüzey plazmon rezonans olayından kaynaklandığı düşünüldü. n-CdS/p-Cu2S güneş pilinin haftalık olarak karanlık ve aydınlık ortamda (93 mW/cm2) I-V ve C-V ölçümleri yapıldı. I-V ölçümlerinden açık devre gerilimi (Voc), kısa devre akımı (Isc), maksimum güç (Pmax), doldurma faktörü (FF) ve verim (η) hesabı yapıldı. C-V ölçümlerinden ise verici yoğunluğu (Nd) ve eklem engel potansiyeli (Vbi) hesaplandı.

Abstract:
In the first stage of this study, the structural, electrical and optical properties of the single crystal CdS material used as a base layer in the solar cell were examined. Then, CdS/Cu binary structures were obtained using the cold substrate method (200 K), classical vacuum evaporation method (300 K) and chemical immersion method. FESEM images showed that the CdS surface coated at a 200 K substrate temperature was coated with equal sized Cu nano clusters. Heterojunction formation in CdS/Cu binary structures was performed by heat treatment 180 °C for 10 minutes in the air ambient. For the detected n-CdS/p-Cu2S solar cell samples, the sensitivity spectrum according to the wavelength was measured to determine the working area. The results obtained showed that the n-CdS/p-Cu2S solar cell produced at 200 K substrate temperature produces photovoltaic values in the wider wavelength range. The effective formation of the Cu2S phase at 200 K substrate temperature was thought to be caused by superficial plasmon resonance event occurring in Cu layer by annealing. I-V and C-V measurements of the n-CdS/p-Cu2S solar cell were performed weekly in dark and illumination ambient (93 mW/cm2). Open circuit voltage (VOC), short circuit current (ISC), maximum power (Pmax), filling factor (FF) and efficiency (η) were calculated from I-V measurements. From the C-V measurements, donor density (Nd) and junction barrier potential (Vbi) were calculated.