Fotovoltaik güneş hücrelerinde kullanılmak üzere tek kristal silisyum mikrotel üretimi ve karakterizasyonu

Yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi olan güneş enerjisi, elektrik enerjisi üretimi adına gelecek vadetmektedir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren güneş hücrelerinin geliştirilmesine yönelik Ar-Ge çalışmaları tüm dünyada 65 yılı aşkın süredir yoğun olarak devam etmektedir. Doğada bolca bulunan silisyumdan üretilen güneş hücreleri görece düşük üretim maliyeti ve yüksek verimi ile öne çıkarak mevcut güneş enerjisi pazarında %90'lık pay ile ilk sırada bulunmaktadır. Ayrıca, nano ve mikro yapılı silisyum fotovoltaik güneş hücrelerinin üretilmesi için de yoğun Ar-Ge çalışmaları yürütülmektedir. Bu çalışmada, tek kristal silisyum mikrotel dizisi üretimi, nanoküre desenleme, plazma ile aşındırma ve metal destekli kimyasal aşındırma yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Kullanılan bu yöntemler, kolay, hızlı ve ucuz olmalarının dışında güneş hücresi üretim teknolojisi ile de uyumluluk göstermiştir. Mikrotel üretiminin desenleme kısmında Langmuir-Blodgett nanoküre desenleme yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntem, mikrokürelerin tek katman ve homojen olarak 3" çapındaki silisyum pul üzerine dakikalar içerisinde ve çok az kusurla aktarılmasına imkân vermesi sebebiyle seçilmiştir. Böylece altıgen yapıda sıkıca paketlenmiş ve tek kat olarak dizilmiş küreler kaplama maskesi olarak kullanılmıştır. Kürelerin olduğu gibi kullanımı yerine plazma ortamında bir miktar aşındırılarak maske olarak kullanılması ve ardından ısıl buharlaştırma ile altın metalinin biriktirilmesi sonucunda bal peteği deseninde altın elek yapılar elde edilmiştir. Pul üzerinde ince film metal eleğin elde edilmesinin ardından, metal destekli kimyasal aşındırma yöntemi ile aşındırma sürecine tabi tutulmasıyla düzenli ve sabit çaplı mikroteller üretilmiştir. Elde edilen mikrotelerin, katkı fırınlarında dıştan içeri doğru kısmen katkılanmasıyla radyal p-n eklem yapısına sahip güneş hücreleri elde edilmiştir. Yapılan ölçüm sonuçlarına göre elde edilen verim %14'tür.