Optimization of novel passivation and carrier selective layers on crystalline silicon solar cell technologies
Kristal silisyum güneş hücresi teknolojilerinde yeni nesil pasivasyon ve taşıyıcı seçici katmanların optimizasyonu
- Tez No: 832314
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji, Energy, Physics and Physics Engineering, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fotovoltaik sistemler, sürdürülebilirlik arayışında küresel enerji ihtiyaçlarına umut verici bir yanıt sunmaktadır. Güneş enerjisi teknolojisi ilerledikçe, araştırmacılar güneş hücrelerinin verimliliğini artırmayı ve aynı zamanda maliyetlerini azaltmayı hedeflemektedir. Yeni nesil pasivasyon ve taşıyıcı seçici katmanların güneş hücrelerine entegrasyonu kayda değer bir inovasyondur. Bu konsept büyük ilgi görmektedir ve alandaki dengeleri tamamen değiştirme potansiyeline sahiptir. Bu tezde, PERC güneş hücresi yapısında yaygın olarak kullanılan silisyum nitrür (SiNx), silisyum oksinitrür (SiOxNy) ve alüminyum oksit (Al2O3) gibi pasivasyon katmanlarının optimizasyonu üzerine çalışılmıştır. Bu tabakaların p-tipi temel PERC yapılarında başarılı performansının gösterilmesinin ardından, pasifleştirme tabakaları n-tipi PERC benzeri yapılarında kullanılmıştır. Üretilen n-tipi taşıyıcı seçici arka kontaktlı güneş hücrelerinde, Atomik Katman Biriktirme (ALD) yöntemi kullanılarak optimize edilen magnezyum oksit (MgOx) ince filmi, elektron-seçici tabaka olarak kullanılmıştır. Ayrıca, emitör yapısını oluşturmak için iyon implantasyon tekniği kullanılmıştır ve bu teknik sayesinde süreç akışı daha da basitleştirilirken, kontrol edilebilir bir emitör profili sağlanmıştır. Böyle bir seçenek daha sonra endüstriyel uygulama için oldukça arzu edilen gümüş (Ag) içermeyen güneş pili üretiminin yolunu açacaktır. MgOx tabakasının, n tipi kristal silisyum (c-Si) güneş hücreleri için oldukça etkili bir elektron-seçici pasifleştirme katmanı olarak hizmet edebileceği kavram kanıtı olarak gösterilmiştir. Optimize edilmiş pasivasyon ve yük seçici katmanlar ve basitleştirilmiş üretim yöntemleri kullanılarak üretilen 43.50 cm2 alanlı n-tipi PERC benzeri güneş hücrelerinden %17.17'lik kayda değer bir verimlilik elde edilmiştir. Bildiğimiz kadarıyla, bu tez çalışmasında üretilen MgOx tabakalı güneş hücrelerinin boyutu, literatürde yayınlanmış benzer güneş hücrelerinin boyutundan daha büyüktür. Sonuç olarak, bu çalışma ALD ile üretilen MgOx katmanının endüstriyel boyuttaki Si güneş hücreleri için uygulanma potansiyelini göstermektedir. Bu bulgular, yüksek verimli, maliyet etkin ve katkılama içermeyen heteroeklem güneş pilleri üretme konusunda umut vaat etmektedir.
Özet (Çeviri)
Photovoltaics offer a promising response to global energy needs in the pursuit of sustainability. As solar technology advances, researchers seek to enhance the efficiency of solar cells while simultaneously mitigating their costs. A notable innovation is the integration of novel passivation and carrier-selective layers, which has received a lot of attention and has the potential to change the field entirely. In this thesis, the optimization of passivation layers commonly used in standard passivated emitter and rear contact (PERC) structures, such as silicon nitride (SiNx), silicon oxynitride (SiOxNy), and aluminum oxide (Al2O3), has been investigated. Following the successful demonstration of the performance of these layers in p-type baseline PERC solar cells, the passivation layers were subsequently utilized in n-type PERC-like structures. The fabricated n-type carrier selective metal-compound full area rear contact and partial rear contact solar cell employs the optimized electron-selective magnesium oxide (MgOx) thin film deposited using the ALD (Atomic Layer Deposition) method. Moreover, the ion implantation technique is utilized to form the emitter, which allows for single-side doping by further simplifying the process flow and creating a controllable doping profile. Such an option will pave the way for silver-free (Ag-free) solar cell manufacturing, which is highly desirable for industrial applications. It has been demonstrated as a proof of concept that MgOx can serve as a highly effective electron-selective passivating contact for n-type crystalline silicon (c-Si) solar cells. The optimized and simple manufacturing methods resulted in a remarkable solar cell efficiency of 17.17% from the 43.50 cm2 area of PERC-like carrier selective contact solar cells. To the best of our knowledge, the size of the solar cells with a MgOx layer produced in this thesis study is larger than the size of similar solar cells that have been published in the literature, which shows the potential of the ALD deposited MgOx to be applied to industrial-size Si solar cells. These findings suggest a promising potential for producing high-efficiency, cost-effective, dopant-free heterojunction solar cells.
Benzer Tezler
- Input-output modeling for Ankara water supply system
Ankara su temini sistemi için girdi-çıktı modellemesi
MEHMET GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DOĞAN ALTINBİLEK
- Computer aided design of lumped and distributed broadband matching and filtering networks
Başlık çevirisi yok
ADNAN KÖKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVZAT YILDIRIM
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Ankara-Polatlı-Kabak köyü sulama pompaj tesisinin optimizasyonu
Optimizing of Ankara-Polatlı-Kabak villages watering pumping plant
İLKNUR GÖKNUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
ZiraatAnkara ÜniversitesiTarımsal Mekanizasyon Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAHMİ KESKİN