Yüksek verimli yarıiletken güneş enerjisi dönüştürücüsüne yeni bir yaklaşım
A New approach to the design of a semiconductor solar energy converter
- Tez No: 97950
- Danışmanlar: PROF.DR. M. ÇETİN ARIKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik, Green fonksiyonu, Güneş enerjisi, Yarı iletkenler, Photovoltaic, Green function, Solar energy, Semiconductors
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET“Yüksek Verimli Yarıiletken Güneş Enerjisi Dönüştürücü Tasarımına Yeni Bir Yaklaşım”Bu tez çalışmasında fotovoltaik dönüştürücüler için alternatif bir eleman yapısı önerilmiştir. Geleneksel dikey olarak gerçekleştirilen düzlemsel jonksiyonlu yapıya karşılık, yatay, silindir ikjonksiyona sahip yeni bir eleman yapısı tanıtılmıştır. Bütün bir yapı, aynı kırmık üzerinde çok sayıda silindirik p-n jonksiyonunun seri/paralel bağlanması ile oluşturulan bir modül olarak düşünülmüştür. Böylece tek bir kırmık üzerinde, değişik gerilim- akım konfigürasyonlanm gerçekleştirme olanağı getirilmiştir. Bu özelliğinden dolayı yapı, entergre fotovoltaik modül (integrated photovoltaic-iPV) olarak sınıflandırılması uygun bulunmuştur. Eleman performansım ortaya çıkarabilmek amacı ile, sürüklenme-di/üzyon denklemleri baz alınarak, eleman analizi yapılmıştır. Bu analizde yeni bir matematiksel metod denenmiştir. Bu amaçla, önce süreklilik denklemi bir transformasyonla ısı iletim problemine dönüştürülmüş, daha sonra Green fonksiyonu kullanılarak, zamana bağlı bir boyutlu eleman analizi yapılmıştır. Düzlemsel eleman için, kartezyen, silindrik eleman için ise, silindirik kordinat sisteminde analiz gerçekleştirilmiştir. Darbe şeklinde, monokromatik bir ışık kaynağı alfanda, eleman içerisindeki elektron ve delik popülasyonları, bunlara ilişkin akım yoğunlukları, elektrik alan ve net yük yoğunluğu, fiziksel parametrelere bağlı, analitik olarak hesaplanmıştır. Analiz sonuçlan, yeni elemanın taşıyıcı toplama yeteneğinin artığım, bununla birlikte daha yüksek elektron/delik gradiyentlerine ulaşılabileceğini göstermektedir. Enjeksiyon noktasına göre akım/akım yoğunlukları karakteristikleri, düzlemsel eleman için simetrik iken, silindrik elemanda asimetrik özelliğe sahiptirler. Her iki elemanın fotovoltaik uygulamalar için performansı hesaplanmıştır. Bu amaçla darbe şeklindeki ışık kaynağı alfanda düzlemsel elemanla %22 güç verimliliği sağlanırken, yeni elemanla %33 güç verimliliğine ulaşılabilmektedir. Buna ilave olarak, Güneş enerjisi dönüştürücüsü olarak, eleman performansları hesaplanmıştır. Bu amaçla, bütün bir solar spektrum (AM1.5G) darbe şeklinde, konsantre bir ışık kaynağı gibi alınarak, her üri elemanın performansı hesaplanmıştır. Bu hesaba göre, düzlemsel eleman ile %28 güç verimi elde edilirken, yeni elemanla %30 güç verimine ulaşılabilmektedir. Silindrik elemanın sahip XIolduğu jonksiyon şekli ve bunun sonucu olarak oluşan asimetrik karakteristikler performanstaki iyileşmenin kaynağı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Kristal krrmıklann silindirik şeldinin, silindirik eleman yapısı ile çakışmasından dolayı, kırmık kesme kayıplarının da önüne geçilmiş olunur. Bu çalışmada elemanın pratik olarak gerçeklenmesi ile ilgilenilmemiştir. Mikroelektroniğin ulaştığı küçük boyutlar gözönüne alındığında, difüzyon uzunluğu mertebesinde eleman gerçeklemenin problem olmıyacağı düşünülmektedir. Ancak eleman gerçeklemenin, geleneksel yapıya göre biraz daha karmaşık olacağı kestirilmektedir. xn
Özet (Çeviri)
ABSTRACT“A new Approach to the Design of a Semiconductor Solar Energy Converter”An alternative device structure has been proposed for Solar Cells. The primitive device has been considered as concentric junction of cylindrical p and «-regions. Primitive cells can be connected in series and parallel to meet desired current-voltage requirements. The whole structure, as collection of primitive cells, is considered as a monolithic integrated module. For mat reason, the new device is termed as an integrated Photovoltaic(iPV) device. Drift-diffusion based device analysis has been carried out by Green 's function approach. Electron /hole populations, related current components, electrical field profile and net charge density have been calculated throughout the device. The device performance under a monochromatic light impulse and an impulse of concentrated solar spectrum has been calculated separately. It has been found that the new device, due to the its asymmetric current characteristics, has superior current capability. In addition to mat, it has better carrier collection efficiency. Flexible current- voltage configurations can be realised to meet the desired monolithic power. Wafer shaping waste can be eliminated as a result of consistent device and wafer geometries. Realisation of the device has not been pursued. Because of present status of Nanoelectronics, no difficulty is expected in processing of the device. xra
Benzer Tezler
- Fotovoltaik güneş pillerinin çalışmasını etkileyen dış faktörler
Investigation of external parameters on the operation of photovolotaik solar cells
FAHRETTİN DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KAYMAK DEMİRCİ
- Design and fabrication of mos solar cells
Mos güneş pillerinin tasarım ve yapımı
HAYRİYE TÜTÜNCÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SADETTİN ÖZYAZICI
- Determination of trap levels of MOS structure semiconductor devices at cryogenic temperatures
MOS yapılı yarı iletken devre elemanlarının tuzak seviyelerinin düşük sıcaklıklarda tespiti
NURAN DOĞRU
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADETTİN ÖZYAZICI
- GeTe bileşiğinin termoelektrik parametrelerinin incelenmesi
Investigation of thermoelectric parameters of GeTe compound
AHMET MUSTAFA ERER
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Fizik ve Fizik MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGAY ATALAY