Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/20.500.13087/2927
Title: Development of thin film GaAs p-i-n solar cells peeled-off from Si substrates
Other Titles: p-i-n yapıda GaAs tabanlı esnek ince film güneş hücrelerinin Si alttaşlar üzerinden geliştirilmesi
Authors: Kulakcı, Mustafa
Azim, Furkan
Keywords: Enerji
Energy
Fizik ve Fizik Mühendisliği
Physics and Physics Engineering
Mühendislik Bilimleri
Engineering Sciences
Yarı iletken güneş pili
Semiconductor solar cell
Yarı iletken ince filmler
Semiconductor thin films
Issue Date: 2022
Publisher: Eskişehir Teknik Üniversitesi
Abstract: III-V grubu yarı iletken güneş hücreleri en verimli fotovoltaik teknolojilerdir. Özellikle III-V grubu tabanlı GaAs güneş hücreleri, geleneksel Si güneş hücrelerine göre mükemmel optik özellikler, daha iyi elektronik hız ve daha yüksek radyasyon direnci sağlar. Bununla birlikte, tek kristal III-V tabanlı alttaşların yüksek fiyatları, fotovoltaik uygulamalarda GaAs malzemelerin kullanımını kısıtlamaktadır. Sonuç olarak, III-V güneş hücreleri için maliyet düşürme yaklaşımları birçok araştırmacının ilgisini çekmiştir. Epitaksiyel kaldırma (ELO) yöntemi; esnek, hafif ve yüksek verimli güneş hücreleri üretimi için büyük ilgi görmektedir. Yöntem ayrıca yüksek maliyetli III-V alttaşların sonraki büyütmeler için yeniden kullanılmasına izin vererek toplam maliyeti düşürür. III-V yarı iletkenlerinin düşük maliyetli Si alttaşlar üzerinde heteroepitaksiyel büyütülmesi ise diğer bir GaAs güneş hücrelerinin maliyetini düşürme yöntemidir. Si alttaşların kullanılması aynı zamanda III-V güneş hücrelerinin büyük ölçekli üretimine de olanak tanır. Bu tezde GaAs güneş hücreleri, moleküler ışın epitaksi (MBE) sistemi kullanılarak Si alttaşlar üzerine büyütülmüştür. GaAs güneş hücreleri, yük ekstraksiyonunu iyileştirmek için p-i-n tipi eklem olarak tasarlanmıştır. En iyi kristal kalitesini elde edebilmek için çeşitli dislokasyon filtre yaklaşımları kullanılmış ve etkileri karşılaştırılmıştır. ELO işleminden önce ve sonra güneş hücrelerinin optik ve yapısal karakterizasyonları yapılmıştır. Güneş hücrelerinin enerji dönüşümü ve kuantum verim değerleri ölçülmüştür. Si alttaşlardan kaldırılmış ince film GaAs p-i-n güneş hücreleri, 1.5AMG spektrumu altında %8.81 enerji dönüşüm verimliliği elde etmiştir.
III-V group semiconductor solar cells are the most efficient photovoltaic technologies. In particular, III-V group based GaAs solar cells provide excellent optical properties, good electronic speed, and higher radiation resistance over conventional Si solar cells. However, the high prices of single crystal III-V based wafers restrict the use of GaAs in photovoltaic applications. As a result, cost-cutting approaches for III-V solar cells have piqued the interest of many researchers. The epitaxial lift-off (ELO) method has been receiving much interest for producing flexible, lightweight, and high-efficient solar cells. The method also allows for the reuse of pricey III-V substrates for subsequent growths, reducing overall cost. Heteroepitaxial growth of III-V semiconductors on low-cost Si substrates, on the other hand, is another method for reducing the cost of GaAs solar cells. Using Si substrates also allows for large-scale production of III-V solar cells. In this thesis, GaAs solar cells were grown on Si substrates using a molecular beam epitaxy (MBE) system. GaAs solar cells were designed as p-i-n type junctions to improve charge extraction. The effects of various types of dislocation filter approaches were compared to achieve the best crystal quality. Before and after the ELO process, optical and structural characterizations of solar cell structures were performed. The energy conversion and quantum efficiency values of the solar cell were measured. Thin-film GaAs p-i-n solar cells peeled off from Si substrates have achieved 8.81% energy conversion efficiency under the 1.5AMG spectrum.
Description: 24.03.2024 tarihine kadar kullanımı yazar tarafından kısıtlanmıştır.
URI: https://hdl.handle.net/20.500.13087/2927
Appears in Collections:Tez Koleksiyonu

Show full item record

CORE Recommender

Page view(s)

28
checked on Oct 3, 2022

Google ScholarTM

Check


Items in GCRIS Repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.