3
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Kristal silisyum güneş hücreleri uygulamaları için HfOx tabanlı yansıma önleyici ve pasivasyon etkili katmanların geliştirilmesi
Bu çalışmada dönel kaplama yöntemi kullanılarak hafniyum oksit (HfO2) temelli ince filmler oluşturularak yansıma önleyici ve pasivasyon etkileri araştırıldı. İlk olarak HfO2 ince filmi c-Si yüzeyine kaplandıktan sonra tavlama sıcaklığının etkisini görmek için numuneler 500ºC ile 1000ºC aralığında tavlandı. XRD sonuçlarına göre 500ºC'nin üzerindeki tavlama sıcaklıklarında filmlerin monoklinik fazda kristalleştiği görüldü. Yansıma ölçümlerinden, 700°C'de tavlamadan sonra 71.36 nm kalınlığındaki HfO2 film ile ortalama %10.87 yansıtma elde edildi. Ayrıca elipsometre ölçümleri sonucunda, filmlerin 600 nm'de 1.934'lik kırılma indisine sahip olduğu ve tavlama sıcaklığının 800°C'ye yükselmesi durumunda kırılma indisinin 2.05 yükseldiği görüldü. Daha sonra çift katmanlı ve HfO2-SiO2 karışımı ince filmler elde etmek için SiO2 ince film optimizasyonu gerçekleştirildi. HfO2-SiO2(1:1) filmleri büyütülerek yansıma önleyici ve pasivasyon etkileri araştırıldı. Hazırlanan HfO2-SiO2(1:1) ince filmlerine ait minimum ve ortalama yansıma değerleri sırasıyla %4.30 ve %14.68 olarak elde edildi. HfO2-SiO2(1:1) filmlerine ait efektif taşıyıcı yaşam süreleri, 600°C'de tavlandıktan sonra 2 μs'lik kaplanmamış silisyumun taşıyıcı yaşam süresine kıyasla 32 μs'ye yükseldiği görüldü. Daha yüksek tavlama sıcaklıklarda taşıyıcı yaşam süresinin önemli ölçüde bozulduğu (700°C ve 800°C için sırasıyla 8.9 ve 0.6 μs'ye kadar) görüldü. Son olarak deneysel ortalama yansıma değerlerinin Afors-Het yazılımıyla c-Si güneş hücrelerine yansıma önleyici (YÖ) katman olarak uygulanması sonucunda yansıma önleyici kaplamasız güneş hücresinin güç dönüşüm verimi (PCE) %11.68 olarak belirlenirken, yüksek molariteli (0.4M) HfO2 ile kaplanmış güneş hücresinin verimi %17.58 olarak elde edildi. Yüksek molariteli HfO2 ince filminin uygulandığı güneş hücresi için kısa devre akım yoğunluğunun (Jsc) 20.87'den 31.27 mA/cm2'ye ve açık devre voltajının (Voc) 685.10'dan 696.10 mV'ye yükseltilmesi sonucu yaklaşık olarak %6 verim artışı sağlandı.
CdS/CdTe güneş hücrelerinde pencere ve soğurma katmanlarına selenyum katkısının hücre performansına etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasının birinci kısmında ısıl işlemin CdS/CdSe pencere tabakalarının karakteristiği ve hücre performansı üzerine etkisi incelendi. CdS/CdSe ikili yapılarında, 10 dakikaya kadar uygulanan ısıl işlem sonucunda, kübik CdS ve CdSe fazlarının oluştuğu görüldü. Bununla birlikte CdCl2 varlığında 10 dk. ısıl işlemden sonra CdSSe alaşımının oluştuğu ve başlangıçtaki kübik yapının hekzagonale dönüştüğü belirlendi. CdSe/CdTe, CdS/CdTe ve CdS/CdSe/CdTe yapılarına sahip güneş hücrelerinden sırasıyla % 8,39; %10,12 ve %11,47 verim elde edildi. Pencere tabakası olarak CdS/CdSe yapısının kullanılmasının aygıtın uzun dalga boyu tepkisini iyileştirerek kısa devre akım yoğunluğunu arttırdığı görüldü. İkinci kısımda, CdSexTe1-x alaşımlarının özellikleri incelenerek, CdS/CdSexTe1-x/CdTe aygıt yapısının hücre parametrelerine etkisi incelendi. CdSexTe1-x alaşımlarında, Se-konsantrasyonunun artmasıyla kristal yapının kübikten karışık faza (kübik+hekzagonal) dönüştüğü bulundu. Alaşımların optik bant aralığı değerleri, eğilme etkisinin varlığını ortaya koydu. Aygıtlarda kullanılan CdSexTe1-x ince filmlerinin (CST-20, CST-25, CST-30) aşamalı bir alaşım yapısına ve yaklaşık olarak optimum bant aralığına sahip olduğu görüldü. Son olarak CST-20/CdTe, CST-25/CdTe ve CST-30/CdTe yapılarına sahip güneş hücrelerinden sırasıyla % 9,59; %11,69 ve %10,13 verim elde edildi. Aygıt yapısında CdTe soğurma tabakasının ön-tarafında bir CdSexTe1-x alaşım tabakası kullanmanın, kısa devre akım yoğunluğunu arttırdığı gösterildi.
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi ile eritilen inorganik tuzlarla termal enerji depolamanın teorik ve deneysel olarak incelenmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarından olan yoğunlaştırılmış güneş enerji sistemleri ile enerji üretimi ve ısı depolama yapmanın önemi gittikçe artmaktadır. Bu çalışma, literatürde ilk defa tasarlanan ve imalatı yapılan yeni halka dizisi tipi güneş yoğunlaştırıcıları ile gizli ve duyulur ısı enerji depolama üzerinde yapılan teorik, sayısal hesaplama ve deneysel çalışmaları içermektedir. Halka dizisi tipi yoğunlaştırıcı üzerinden ışınlar tek yansıma yaparak, odakta bulunan güneş fırınına gün boyunca ergonomik olarak aktarılması çalışmanın özgün değerini oluşturmaktadır. Güneş fırınında Solar ve Hitec tuzlarının kullanılabilirliği incelenirken, ısı depolama tankı için daha düşük sıcaklık uygulamalarında çalışan yeni Hitec XL üçlü tuz karışımları incelenmiştir. Deneysel, analitik, sayısal ve kalibrasyon testlerinde fırın ortalama sıcaklıkları sırasıyla 437 K, 444 K, 455 K ve 442 K olarak elde edilmiştir. Ortalama fırın termal verimleri ise deneysel, analitik, sayısal ve kalibrasyon testlerinde sırasıyla % 27,7, % 28,3, % 30 ve % 27,3 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca şarj durumunda 7 saatte güneş fırınında tüm Hitec tuzu eritilirken, deşarj durumunda 4 saat daha ısı depolama yapılması ile günde 11 saat ısı depolama yapılmıştır. Ek olarak, kurulan ısı depolamalı HDY sisteminin ekonomik analizi yapılmıştır. Son olarak, uyarlamalı güneş fırını sayesinde fırın içinde ısı transferi arttırılarak termal performans arttırılmıştır.