Bu çalışmada CdS/CdTe güneş pili yapımında kullanılan p-CdTe ve n-CdS ince filmler iki farklı üretim yöntemi ile büyütüldü. Çalışmanın ilk aşamasında 10-7 Torr vakum ortamında 473 K sıcaklığında ısıtılmış molibden altlıklar yüzeyine CdTe tozu (%99,99 saflıkta) buharlaştırıldı. Phase-II kalınlık ölçer cihazı kullanılarak üretilen filmlerin yaklaşık 3 mikrometre kalınlığında olduğu hesaplandı. Daha sonra CdTe yüzeyine vakum ortamında CdCl2 buharlaştırıldı ve elde edilen ikili yapı hava ortamında 430 °C’de 15 dakika süre ile ısıl işlemlere tabi tutuldu. Sıcak uç yöntemi kullanılarak CdTe filminin p-tipi elektriksel iletkenlik özelliğine sahip olduğu tespit edildi. Çalışmanın ikinci aşamasında ise söz konusu güneş pillerinde optik pencere olarak tanımlanan CdS filmleri cam altlıklar yüzeyinde 300-100 K altlık sıcaklıklarında 50 K aralıklarla üretildi. Farklı sıcaklık aralıklarında üretilen CdS filmlerinin kalınlıkları 80-130nm aralıklarında olduğu görüldü. Isıtılmış ve soğutulmuş altlıklar yüzeyinde üretilen CdTe ve CdS ince filmlerin XRD ölçümleri filmlerin sırasıyla kübik (111) ve hegzagonal (002) kristal yapıda büyüdüğünü gösterdi. Kriyojenik etki yöntemi ile üretilen CdS filmlerine ait FESEM görüntüleri 300-250 K altlık sıcaklıklarında üretilen filmlerin adacık büyüme mekanizması ile büyüdüğünü gösterdi. Buna ek olarak 200 K altlık sıcaklığından itibaren üretilen CdS filmlerin soliton büyüme mekanizması ile gerçekleştiği anlaşıldı. Ayrıca altlık sıcaklığının 100 K değerine yaklaştığında CdS filmlerinin amorf yapıya doğru kaydığı hem FESEM görüntülerinde hem de XRD spektrumlarından tespit edildi. Elde edilen sonuçlar analiz edilerek incelenmesi ön görülen CdS/CdTe güneş pili yapımında 300K ve 200 K altlık sıcaklıklarında üretilmiş CdS optik pencere katmanlı güneş pilleri kullanıldı. Bu uygulama ile iki farklı özelliğe sahip optik pencere katmanlı CdS/CdTe güneş pilleri elde edildi ve incelendi. Yapılan deneysel sonuçlar 200 K altlık sıcaklığında üretilen optik pencere katmanlı CdS/CdTe güneş pilinin daha yüksek fotovoltaik parametrelere sahip olduğunu gösterdi. Ivıum Compact Stat.h10800 cihazı ile yapılan elektriksel ölçümlerden elde edilen sonuçlar kriyojenik etki ile üretilen filmlerin güneş pili yapımında kullanılmasının daha uygun olduğu anlaşıldı. Optik geçirgenlik ve optik soğurma ölçümleri yapılarak CdTe ve CdS filmlerine ait yasak band aralıklarının sırası ile 1.45 eV ve 2.38 eV değerinde olduğu hesaplandı. Üretilen nano boyutlu CdS filmlerinin görünür dalga boylarında yüksek optik şeffaflığa (%T≌90) sahip olduğu görüldü. Elde edilen C-V ölçüm verileri kullanılarak 1/C2 grafikleri çizildi ve örneklere ait boşaltılmış bölgede meydana gelen kusur yoğunlukları hesaplandı. 300K-200K altlık sıcaklıklarında üretilen ikili yapıların boşaltılmış bölgesinde kusur yoğunluklarının sırası ile 3,1x1014 cm-3 ve 2,7x1012 cm-3 değerlerinde olduğu hesaplandı. 200K sıcaklığında üretilen elde edilen geçit bölgesinde kusur yoğunluğunun az olması sıcaklığın etkisi ile kristal yapıda bulunan yüksek buhar basıncına sahip (S, Te) kimyasalların karşılıklı difüzyonunun önlenmesinden kaynaklandığı anlaşıldı. ORCID ID: 0000-0001-5791-8937
Anahtar Kelimeler: Kriyojenik Etki, Soliton Dalga, İnce Film, Güneş Pili
|
