Yüksek Verimliliğe Sahip Çok İnce CdTe Güneş Hücrelerinin Geliştirilmesi

Download
2016
Ünalan, Emrah H.
Turan, Raşit
Yerci, Selçuk
Son zamanlarda, Kadmiyum Tellür (CdTe) tabanlı fotovoltaik güneş hücrelerinin performansında ciddi iyileşmeler görülmüştür. Kadmiyum Tellürün kullanımının ve üretiminin artmasıyla birlikte zaten sınırlı olan tellür kaynaklarının bu teknoloji için ciddi bir sıkıntı oluşturma ihtimali vardır. Bu yüzden, tellürün kullanımını azaltmak için yüksek soğurmaya sahip çok ince CdTe yapıları kullanılabilir. CdTe güneş hücrelerinin verimliliğini azaltmadan bu amaca ulaşılması durumunda üretim maliyetlerinin de azaltılması mümkün olacaktır. Mevcut yüksek verimlilikli CdTe güneş hücrelerin soğurucu kalınlıkları 2-10 mikron kalınlıklarındadır ve bu rakamın 1 mikronunun altına indirilme çalışmaları bugüne kadar genelde performansta artma değil azalmaya sebep olmuştur. vi Bu projenin amacı çok ince soğurucu CdTe kullanarak yüksek verimliliğe sahip güneş hücreleri üretmektir. Bu, kadmiyum sülfür (CdZnS)/CdTe ince yarıiletken p-n eklemleri ile kaplanmış şeffaf iletken oksit (transparent conductive oxide, TCO) nanoyapıları (Alüminyum-katkılı ZnO nanotel) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Nanoyapılı şeffaf iletken oksit üretimi ve bu ve CdZnS/CdTe kaplanmış nanoyapılardaki ışık etkileşimleri (soğurma ve saçılma) Orta Doğu Teknik Üniversitesi Güneş Enerjisi Araştırma ve Uygulama Merkezi (ODTÜ-GÜNAM) ekibi tarafından gerçekleştirilmiştir. Yarıiletken malzemelerin Alüminyum katkılı ZnO nanoyapıları üzerine metalorganik kimyasal buhar biriktirmesi (MOCVD) ile biriktirilmesi ve aygıt üretimi North Glyndwr Üniversitesi Güneş Enerjisi Araştırma Merkezi (Center for Solar Energy Research, CSER) ekibi tarafından yapılmıştır. MOCVD metodu ile üretilen yarıiletkenlerin nanotel gibi yoğun nanoyapıların yüzeyini çok iyi sarması açısından avantajlıdır. Bunun yanı sıra, MOCVD atmosfer basıncı altında katkılama yapma ve alaşım oluşturma konularında da esneklik sağlar. Bu projede, MOCVD sayesinde nanotellerin üzerine yarıiletken malzemeleri üretirken katkılayarak ve alışım oluşturarak daha önce başarıya ulaşılamamış olan verimli, çok ince CdTe soğurucu tabakası olan güneş hücreleri üretmeyi başarmış bulunmaktayız. ZnO nanotellerin ışığı saçtırma özelliği optik benzetimler ile oldukça uyumludur. Nanoteller ve düz yüzeyler üzerine üretilmiş olan güneş hücrelerinde benzer verimler elde edilmiştir. Nanoteller üzerine üretilmiş olan hücrelerde CdS kalınlığının daha fazla olmasından dolayı kısa devre akımını daha azdır. Işık kapanlama etkisine bağlı olarak kuantum verimliliğindeki artış benzer verim elde edilmesinin nedenidir. Bu kısa sürede gerçekleştirilen projede elde edilen olumlu sonuçlar bizi nanoteller kullanarak çok ince CdTe tabakasına sahip CdTe hücre üretimi konusunda heveslendirdi. Projenin başarıyla bitirilmesi British Council’in İngiltere ekibine verdiği finansal destek ve ODTÜ’de akademisyen, doktora ve yüksek lisans öğrencilerinin öz verili çalışmaları sayesinde gerçekleştirilmiştir. TÜBİTAK’a bizi bu işbirliğine oluşturdukları ikili işbirliği çağrılısı ile motive etmesi nedeniyle teşekkür ederiz.
Citation Formats
E. H. Ünalan, R. Turan, and S. Yerci, “Yüksek Verimliliğe Sahip Çok İnce CdTe Güneş Hücrelerinin Geliştirilmesi,” 2016. Accessed: 00, 2020. [Online]. Available: https://app.trdizin.gov.tr/publication/project/detail/TVRZMU56VTE.