“Co-Evaporation” Tekniği ile Yüksek Verimli CIGS Güneş Pili
Üretimi
Taha Alperen Keşküş *,1
1
Temiz Tükenmez Enerjiler ABD, Fen Bilimleri Enstitüsü, Beytepe, 06800 Ankara, Türkiye
Gönderilme: 25/03/2014
Düzeltme:08/04/2014
PACS S88.40.H-, 88.40.hj, 88.40.jn
Kabul: 14/04/2014
*e-posta:
[email protected], Telefon: 0554 222 24 72
Fotovoltaiklerde kullanılan klasik Si teknolojisine rakip olarak
ince film fotovoltaik teknolojisi geliştirilmiştir. Amaç; Si fotovoltaiklerin sahip olduğu düşük verim (%12~20), büyük hacim
(kalınlığa~200 µm) ve yüksek üretim maliyeti gibi konuları
iyileştirici yönde adımlar atmaktır.
Cu(InGa)Se2 ya da kısaca CIGS; sahip olduğu özellikler
bakımından gelecek vaat eden bir fotovoltaik teknolojisidir. İnce
film güneş gözeleri sınıfında yer alır ve şimdiye kadar bu sınıfta
elde edilmiş en yüksek verim bu teknoloji ile elde edilmiştir.
Kristal yapısı kalkopirit olan bu malzeme; 1 eV~1.7 eV arasında
ayarlanabilir yasak enerji aralığına ve büyük optik soğurma
katsayısına (α ~ 105) sahiptir. Bu özelliği sebebiyle 1µ~5 µm
arasındaki bir kalınlıkta üretirler. Çok farklı üretim teknikleri
kullanılmasına rağmen amaç;
klasik silisyum fotovoltaik
teknolojisine rakip olabilecek verime ve maliyete sahip CIGS
üretebilmektir.
CIGS güneş pilinin yapısında temelde bir alttaş, arka kontak,
CIGS, n-tipi katkılı yarıiletken ve ön kontak yer alır. Genelde
üretimi aşamasında alttaş olarak soda-kireç cam seçilir. Bu alttaş
üzerine arka kontak vazifesi görmesi istenen molibden biriktirilir.
Daha sonra pile adını veren ve ışığın soğrulduğu, p-tipi katkılı
yarıiletken olan CIGS büyütülür. CIGS üzerine yarıiletken eklem
oluşması için n-tipi katkılı CdS veya ZnS eklenir. Son olarak da
ön kontak malzemesinin (genelde Ag pasta) kaplaması yapılır.
CIGS üretimi için son yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda
co-evaportion adı verilen bir teknik kullanılmış (Şekil: 1) ve %
20’nin üzerinde verim ve %10’un üzerinde güç evirim faktörü
elde edilebilmiştir. Bu teknikte vakum altındaki bir ortamda
potalara yerleştirilen Cu, In, Ga ve Se, kaplanması istenen alttaş
üzerine buharlaştırılırlar. Bu malzemelerin hepsi aynı anda farklı
potalardan buharlaştırılacağı gibi tek bir potadan farklı zaman-
larda da buharlaştırılabilir. Üzeri kaplanması istenen alttaş bir
ısıtıcının üzerine sabitlenir ve malzemenin büyütülmesi sırasında
sıcaklığı ayarlanır. Kaplama işleminden optimum sonucu elde
etmek için; elementlerin konsantrasyonu, demet akımı, alttaş
sıcaklığı ve kaplama işleminin süresinin kontrol edilmesi gerekir.
Bir ince film güneş pili olan CIGS ile laboratuar ortamında çok
yüksek verim değerleri elde edilebilmiş olmasına rağmen seri
üretim için uygun olmayan maliyeti sebebiyle fabrikasyon üretimi henüz mevcut değildir. Ayrıca seri üretim için gerekli olan bir
standardın belirlenmesi ve bu tip üretim için uygun otomasyon
sisteminin tasarlanması gerekir. Yapılan çalışmalar bu eksiklikleri geliştirmeye yönelik olmalıdır.
Co-evaporation tekniği
Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik, Cu(InGa)Se2, CIGS, İnce Film Güneş Pili, Bakır Bazlı İnce Film Güneş Pili, CIGS İnce Film Güneş
Pili, Co-Evaporation, Yüksek verimli CIGS Güneş Pili.
Download

“Co-Evaporation” Tekniği ile Yüksek Verimli CIGS Güneş Pili Üretimi