Geçiş metali (Mn ve Co) katkılı cds tabanlı fotovoltaik hücrelerin üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada, kimyasal banyo yöntemiyle üretilen, hem Mn (%0.5, %1, %2) hem de Co (%1, %3, %5, %7) ile ayrı ayrı doplanmış CdS ince filmleri, indiyum kalay oksit (ITO) kaplı cam altlık üzerinde üretildi. Ek olarak N719, P3HT:PCBM ve PEDOT:PSS organik katmanları spin kaplama yöntemiyle birbirini takip edecek şekilde uygulanarak istenen cihaz konfigürasyonuna ulaşıldı. Mn ve Co içeren CdS ince filmlerin yanı sıra üretilen güneş hücreleri üzerinde kapsamlı XRD, SEM, EDS, geçirgenlik, absorpsiyon, PL analizleri gerçekleştirildi. Ayrıca üretilen cihazların J-V testleri de araştırıldı. XRD analizi ile üretilen CdS ince filmlerin kübik yapıda büyüdüğü görüldü. Mn atomlarının CdS yapısına eklenmesi, kristal kalitesinde kötüleşmeye işaret eden dislokasyon yoğunluğu ve mikro-gerilim sonuçları yardımıyla tespit edildi. Mn katkısının, CdS filmlerin geçirgenliği üzerinde olumlu bir etkisi olduğu görüldü. Özellikle %2 Mn katkılı CdS örneğinde 500-650 nm dalga boyu aralığında %90'dan fazla geçirgenlik elde edildi. Mn katkısı, CdS'nin yasak enerji bant aralığını artırdığı ve soğurma kenarında maviye doğru bir kayma oluştuğu belirlendi. Üretilen güneş hücrelerinin J-V ölçümlerinden, Mn katkısının CdS tabanlı hibrit güneş hücrelerinin verimliliğini artırdı görüldü. En yüksek güç dönüşüm verimliliğine % 2 Mn-katkılı CdS güneş hücresi ile ulaşıldı (%0.202). Co katkısı ise, CdS'nin birim hücre hacminde değişime ve CdS kristal boyutunda artışa neden oldu. Ayrıca Co katkısı ile CdS ince filmlerin tane boyutunda azalma meydana geldiği görüldü. Co katkısının CdS filmlerin optik geçirgenliğini artırdığı ve yasak enerji bant aralığını değiştirdiği görüldü. Photolüminesans sonuçlarına gelince, Co katkısının CdS filmlerinde ek kusur durumlarına neden olduğu tespit edildi. Co katkısının CdS tabanlı hibrit güneş hücrelerinin verimliliğini olumlu yönde etkilediği ve en yüksek verimlilik değerinin % 1 Co-katkılı CdS güneş pillerinden elde edildiği belirlendi (%0.488).