Physics / Fizik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/6
Browse
2 results
Search Results
Research Project İnce film güneş pilleri için titanyum üzerine mıknatssal saçtırma tekniğiyle üretilmiş Cu2ZnSnS4 yarıiletkeni(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2013) Aygün Özyüzer, Gülnur; Yanmaz, Ekrem; Yazıcı, Şebnem; Olgar, Mehmet Ali; Akça, Fatime Gülşah; 04.05. Department of Pyhsics; 04. Faculty of Science; 01. Izmir Institute of TechnologyGünümüz ince film fotovoltaik teknolojisinde, yaygın olarak kullanılan üç tür yarıiletken bileşik vardır. Bunlar, halihazırda %20’lerde verim sağlayabilen CdTe, CuInxGa1-xS(Se)2 (CIGS) ve %10 verim sağlayan ince film amorf silisyumdur. Bu bileşiklerin içeriğindeki In, Ga ve Te gibi elementlerin yüksek maliyeti, düşük yeryüzü rezervi ve toksik özellik göstermesi gibi dezavantajlara sahip olması sebepleriyle, çevreye dost ve düşük maliyetli Cu2ZnSnS4 (CZTS) bileşiğinin yeni nesil güneş hücresi teknolojisinde kullanılması için çalışmalara başlanmıştır. CZTS bileşiği direk yasak bant aralıklı bir yarıiletken olup, soğurma katsayısı 104 cm-1 in üzerinde, yasak bant aralığı ise 1.45– 1.6 eV civarındadır ve yüksek verimli ideal güneş hücresi için mükemmel bir adaydır. Bu projede, CZTS güneş hücresi soğurucu tabakası, yüksek vakumda dört-kaynaklı mıknatıssal saçtırma yöntemiyle, Ti ince film kaplı sinterflex seramik alttaşlar üzerine büyütülmüştür. Ayrıca, esnek metalik alttaş olarak, Ti ve Mo folyolar kullanarak da büyütmeler gerçekleştirilmiştir. Büyütülen ince filmler, sülfür tozu kullanılarak 500 ºC’nin üzerinde argon (Ar) gazı eşliğinde sülfürleme işlemi yapılmıştır. Örneklerimizin yapısal karakterizasyonları; XRD, Raman Spektroskopisi, XPS, EDS ve SEM analizleri aracılığıyla yapılmıştır. XRD analizinde, kesterit yapıdaki CZTS bileşiğinin öncül olarak 2Ө=28.57o ’de oluşması gereken (112) yüzeyinden gelen kırınım piki ve diğer karakteristik pikler gözlemlenmiştir. Raman Spektroskopi analizi sonucunda ise 338 ve 287 cm-1 de görülen pikler XRD analizini desteklemektedir. SEM görüntülerinde CZTS kristallerin oldukça yoğun, birbirine geçmiş homojen bir yapıya sahip olduğu ve geniş tane büyüklükleri içerdiği gözlenmiştir. UVspektrofotometreden aldığımız geçirgenlik ve yansıtıcılık ölçümleri yardımıyla örneklerimizin ortalama 1.55 eV yasak bant aralıklı olduğu hesaplanmıştır. Sıcaklığa bağlı elektriksel ölçümlerde ise dört nokta metodu ile yüzey direnci ve özdirenci; Van der Pauw metoduyla da p-tipi yarıiletken yapısında, deşik taşıyıcı yoğunluğunun 6.8x1020 cm-3, mobilitelerinin ise 0.40 cm2/Vs olduğu bulunmuştur.Article Citation - WoS: 42Citation - Scopus: 44Growth of Cu2znsns4 Absorber Layer on Flexible Metallic Substrates for Thin Film Solar Cell Applications(Elsevier Ltd., 2015) Yazıcı, Şebnem; Aygün, Gülnur; Olgar, Mehmet Ali; Tarhan, Enver; Akça, Fatime Gülşah; Özyüzer, Lütfi; Cantaş, Ayten; Kurt, Metin; Kurt, Metin; Tarhan, Enver; Aygün, Gülnur; Tarhan, Enver; Yanmaz, Ekrem; Özyüzer, Lütfi; 01. Izmir Institute of Technology; 04.05. Department of Pyhsics; 04. Faculty of ScienceIn this work, Cu2ZnSnS4 (CZTS) absorber layers were fabricated using a two-stage process. Sequentially deposited Cu-Zn-Sn thin film layers on metallic foils were annealed in an Ar + S2(g) atmosphere. We aimed to investigate the role of flexible titanium and molybdenum foil substrates in the growth mechanism of CZTS thin films. The Raman spectra and X-ray photoelectron spectroscopy analyses of the sulfurized thin films revealed that, except for the presence of Sn-based secondary phases, nearly pure CZTS thin films were obtained. Additionally, the intense and sharp X-ray diffraction peak from the (112) plane provided evidence of good crystallinity. Electron dispersive spectroscopy analysis indicated sufficient sulfur content but poor Zn atomic weight percentage in the films. Absorption and band-gap energy analyses were carried out to confirm the suitability of CZTS thin films as the absorber layer in solar cell applications. Hall effect measurements showed the p-type semiconductor behavior of the CZTS samples. Moreover, the back contact behavior of these metallic flexible substrates was investigated and compared. We detected formation of cracks in the CZTS layer on the molybdenum foils, which indicates the incompatibility of molybdenum's thermal expansion coefficient with the CZTS structure. We demonstrated the application of the magnetron sputtering technique for the fabrication of CZTS thin films on titanium foils having lightweight, flexible properties and suitable for roll-to-roll manufacturing for high throughput fabrication. Titanium foils are also cost competitive compared to molybdenum foils. © 2015 Elsevier B.V.