Kristal silisyum güneş pillerinin performans limitleri üzerine: Teorik bir çalışma

Enerji, bütün dünyada hayatı sürdürebilmek için önemli ve vazgeçilmez bir parçadır. Günümüzde en çok tüketilen enerji kaynakları petrol, kömür ve doğal gazdır. Bu enerji kaynakları günlük hayatta azami kullanımda olmasına rağmen, birçok dezavantajları vardır; yenilenebilir enerji kaynakları olmaması, nispeten yüksek maliyete sahip olması ve çevreye geri dönüşü olmayan olumsuz etkileri gibidir. Karşılaşılan sorunları çözmek ve gelecek nesillere temiz ve yaşanabilir bir çevre bırakabilmek adına bir şeyler yapılmalıdır. Araştırmacıların başlangıç noktası temiz, yenilenebilir, ucuz bir enerji kaynağı bulmak oldu ve en etkili çözümün güneş enerjisinden sağlanabileceğini öngördüler. Güneşten elde edilebilecek enerjinin yüksek potansiyele sahip olmasını fark ettiler ve fotovoltaik teknoloji (FT) olarak adlandırdılar. FT, güneş pili kullanarak güneşten gelen ışığı elektrik enerjisine dönüştürmenin teknolojisidir. Güneş enerjisi, yüksek potansiyele sahip olması nedeniyle rüzgâr enerjisi, jeotermal gibi diğer yenilenebilir enerji kaynakları arasında en umut verici enerji kaynağıdır. FT, Silisyum (Si), Galyum Arsenit (GaAs), Germanyum (Ge) gibi yarı iletken malzemelere dayanmaktadır. Si düşük maliyeti ve yeryüzünde çokça bulunması nedeni ile en çok kullanılan ve tercih edilen yarı iletken malzeme olmuştur. Bu çalışmada, PC1D simülasyon programı kullanılarak Si güneş pilinin optik ve elektriksel parametrelerinin optimizasyonunu yaparak inceledik. Bu çalışmada optimize ettiğimiz değişkenler, soğurucu tabakanın kalınlığı ve tipi, katkılama yoğunluğu ve yansıma önleyici kaplama malzemeleri ve yüzey desenlerinin etkileridir. Üretim sonuçlarını tahmin edebilmek için herhangi bir güneş pilinin üretilmesi ön simülasyon çalışmaları gerektirir. Bahsi geçen bütün güneş pili parametrelerini gerçek dünyada, üretmek, deneysel olarak test etmek ve en iyi işlem koşullarını bulmak imkânsızdır. Doğrudan bir üretim sürecini başlatmamanın iki nedeni vardır: zaman ve maliyet. Yazılım simülasyon programları aracılığıyla işlemlerin yeni gelişmeler ile kolay ve hızlı bir şekilde tutulması önemlidir. Bu tezde, yarı iletken malzemenin elektriksel ve fiziksel özelliklerine bağlı olarak güneş pili parametrelerini yüksek doğrulukta ve çok kısa sürede yüksek verimli güneş pilleri elde edebilmek için simüle ve optimize ettik.