2 9 . C a m S e m p o z y u m u / 2 9 . G l a s s S y mp o s i u m - 0 7 K a s ı m 2 0 1 4 / 0 7 N o v e m b e r 2 0 1 4
Kadir Has Üniversitesi Cibali Kampüsü – Balat / İstanbul (Sinema A Salonu: 2. Oturum 11:30 -11:50)
Cu2ZnSnS4 YARIİLETKEN BİLEŞİĞİNİN GÜNEŞ HÜCRESİ
UYGULAMALARI İÇİN CAM ALTTAŞ ÜZERİNDE ELDESİ
Şebnem Yazıcı¹, Mehmet Ali Olgar², Fatime Gülşah Akça¹, Metin Kurt¹, Gülnur
Aygün¹, Ekrem Yanmaz², Prof. Dr. Lütfi Özyüzer¹
¹İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Fizik Bölümü
²Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fizik Bölümü
[email protected] , [email protected] , [email protected] , [email protected] ,
[email protected] , [email protected] , [email protected]
Şebnem Yazıcı, Ege Üniversitesi Fizik Bölümü mezunu, Yüksek
Teknoloji Üniversitesi Yüksek Lisans öğrencisidir.
ÖZET
Cu2ZnSnS4 (CZTS) bileşiği, p-tipi yarı iletkenlik özellik gösteren ve ince film güneş
hücrelerinde yüksek soğurucu katsayısı özelliği nedeniyle de soğurucu katman olarak
görev yapabilen bir bileşiktir. Günümüz ince film fotovoltaik teknolojisinde %13 verim
sağlayan ince film amorf silisyum (a-Si:H) dışında yaygın olarak kullanılan iki tür
yarıiletken bileşik vardır. Bunlar, halihazırda %20’lerde verim sağlayabilen CdTe ve
CuInxGa1-xS(Se)2 (CIGS)’dır. Bu bileşiklerin içeriğindeki In, Ga ve Te gibi
elementlerin yüksek maliyeti, düşük yeryüzü rezervi ve toksik özellik göstermesi, a-Si:H
ince film günş hücrelerinin ise düşük verimli ve kısa kullanım ömürlü olması
sebepleriyle, çevreye dost ve düşük maliyetli CZTS bileşiğinin yeni nesil güneş hücresi
teknolojisinde kullanılması, fotovoltaik endüstrisinde oldukça umut vaat etmektedir.
CZTS bileşiği direk yasak bant aralıklı bir yarı iletken olup, soğurma katsayısı 104 cm-1
in üzerinde, yasak bant aralığı ise 1.45–1.6 eV civarındadır ve yüksek verimli ince film
güne hücrelerinde soğurucu katman görevi yapan katmanı oluşturur [1]. 2014 yılında
%12.6 verime ulaşılan CZTS ince film güneş hücrelerinin[2], Shockley-Quessier teorik
verimlilik hesaplamları sonucunda maksimum %30 verim alınabileceği hesaplanmıştır
[3]. Molibdenyum (Mo), ince film güneş pillerinde en çok kullanılan arka kontak
metalidir. Çalışmamızda CZTS yapısı, çift katman Mo kaplanmis soda camı alttaş [4]
üzerinde ikili katman haline büyütülmüş Mo ince film arka kontak katman üzerinde
büyütülmüştür. Yüksek vakumda dört-kaynaklı mıknatıssal saçtırma yöntemiyle, Mo
ince film kaplı alttaşlar üzerinde sırasıyla Zn/Sn/Cu filmleri belirlenen kalınlıklarda
büyütülmüştür. Büyütülen ince filmlerin, 500 ºC’nin üzerinde argon (Ar) gazı eşliğinde
sülfür buharı kullanılarak sülfürleme işlemi yapılmıştır. Örneklerimizin yapısal
Bildiri Özetleri / Abstracts •
Araştırma ve Teknolojik Geliştirme Başkanlığı / Research and Technological Development Presidency - 1
2 9 . C a m S e m p o z y u m u / 2 9 . G l a s s S y mp o s i u m - 0 7 K a s ı m 2 0 1 4 / 0 7 N o v e m b e r 2 0 1 4
Kadir Has Üniversitesi Cibali Kampüsü – Balat / İstanbul (Sinema A Salonu: 2. Oturum 11:30 -11:50)
karakterizasyonları; XRD, Raman Spektroskopisi, XPS, EDS ve SEM analizleri
yapılmıştır. XRD analizinde, kesterit yapıdaki CZTS bileşiğinin öncül olarak
2?=28.57o’de oluşması gereken (112) yüzeyinden gelen kırınım piki ve diğer
karakteristik pikler gözlemlenmiştir. Raman Spektroskopi analizi sonucunda ise 338 ve
287 cm-1 de görülen pikler XRD analizi sonuçlarını desteklemektedir [5]. SEM
görüntülerinde CZTS kristallerin oldukça yoğun, birbirine geçmiş homojen bir yapıya
sahip olduğu ve geniş tane büyüklükleri içerdiği gözlenmiştir. Sıcaklığa bağlı elektriksel
ölçümlerde ise dört nokta metodu ile yüzey direnci ve özdirenci; Van der Pauw metoduyla
da p-tipi yarı iletken yapısında olup, deşik taşıyıcı yoğunluğunun 6.8x1020 cm3,
mobilitelerinin ise 0.40 cm2/Vs olduğu bulunmuştur.
*Bu çalışma 112T068 no’lu TÜBİTAK projesi ile desteklenmiştir.
Kaynaklar
[1] H. Katagiri, et al., Solar Energy Materials and Solar Cells, 49,407, 1997.
[2] W. Wang, et al., Advanced Energy Materials, 4(7), 2013.
[3] Shockley W, Queisser HJ, J Appl Phys 32, 510, 1961.
[4] Teknoma Teknolojik Malzemeler Ltd. Sti (www.teknoma.net)
[5] S. Yazici et al., submitted to Thin Solid Films.
Anahtar Sözcükler: CZTS p-tipi yarıiletkeni, soda camı alttaş, Mo arka kontak, ince film güneş hücresi
Bildiri Özetleri / Abstracts •
Araştırma ve Teknolojik Geliştirme Başkanlığı / Research and Technological Development Presidency - 2
Download

Conference Full Paper template