Al/P-Si/ZnO:B4C/Al fotodiyotların sol-jel döndürerek kaplama yöntemi ile üretimi, fototepki ve elektriksel özelliklerinin belirlenmesi

Bu çalışmada, Al/P-Si/ZnO:B4C/Al fotodiyotları sol-jel döndürerek kaplama yöntemiyle üretilmiş ve fototepki ile elektriksel özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Çalışmanın amacı, ZnO'ya farklı oranlarda bor karbür (B4C) katkısı yaparak fotodiyotların performansını geliştirmek ve ışığa duyarlılıklarını optimize etmektir. Yapısal ve morfolojik karakterizasyonlar taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımı X-ışını (EDX) analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Fotodiyotların akım-gerilim (I-V) karakteristikleri, solar simülatör kullanılarak karanlık ve 20 - 100 mW/cm² aralığındaki farklı ışık yoğunlukları altında test edilmiştir. Deney sonuçları, B4C oranının artmasıyla ters akım değerlerinde belirgin bir artış olduğunu göstermiştir. Üretilen fotodiyotların ışığa karşı duyarlı oldukları belirlenmiştir. 100 mW/cm² ışık yoğunluğunda elde edilen fotoakımlar, 0%, 1%, 3%, 5% ve 10% B4C oranlarına göre sırasıyla 56 x 10-4 A, 16.4x10-5 A, 6.97x10-5 A, 3.43x10-5 A ve 2.67x10-5 A olarak ölçülmüştür. Fotodiyotların ışığa maruz kaldığında fotoakımlarında ani artışlar gözlemlenmiştir. Aydınlatmanın sona ermesiyle fotoakımların hızla başlangıç seviyesine dönmesi, üretilen fotodiyotların tersine çevrilebilir anahtarlama davranışı sergilediğini göstermiştir. B4C katkısının, negatif ön gerilimde yük taşıyıcılarının ayrışmasını azaltarak fotodiyotların ışık duyarlılığını düşürdüğü, ancak doğru öngerilimde daha kararlı akım değerleri sağladığı tespit edilmiştir. Sonuçlar, Al/P-Si/ZnO:B4C/Al kompozit fotodiyotların fotoiletkenlik ve fotovoltaik performans açısından umut vaat eden alternatifler sunduğunu ve bu malzemelerin güneş enerjisi dönüşüm sistemleri ile optoelektronik uygulamalarda yüksek verimli çözümler geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini ortaya koymuştur.