%10 un Üzerinde Dönüşüm Verimi Sergileyen Plasmonik Nano-Çubuk Cu2SnS3 İnce Film Güneş Hücresinin Üretimi (TÜBİTAK -C PUANI)

İkinci nesil ince film güneş hücreleri arasında yer alan CdTe, CIS, CIGS gibi doğada nadir bulunan ve toksik elementlere sahip malzemelere alternatif olarak sunulan CTS malzemesi, doğa dostu ve düşük maliyetli olması sebebi ile güneş hücreleri için oldukça avantajlı bir gelecek vadeden p-tipi yarı-iletken malzemedir. Ayrıca, üç elementten oluşması noktasında stokiyometrik bileşeninin kolay üretilebilirliği, yüksek soğurma katsayısı ve ayarlanabilir band aralığına sahip olması gibi ayırt edici özellikler sergilemektedir. Fakat, CdTe, CIGS, CZTS gibi soğurucu yarı-iletkenlerdekine benzer olarak CTS malzemesi görünür bölge dalgaboylarında yüksek oranda soğuruken, NIR ve IR bölgesinde düşük oranda soğurma eğilimindedir. Proje kapsamında bu probleme çözüm olarak, nanoçubuk yapıda oluşuturulacak CTS ince filme katkılanmış Au nanoparçacıkların LSPR özelliği ile CTS ince film tarafından NIR bölgesinde yüksek yoğunlukta foton soğurumu sağlanarak, güneş hücresinin dönüşüm veriminde kayda değer verim artışı amaçlanmaktadır. Projede, PLD tekniği ile stokiyometerik transferin sağlandığı, ideal kristal yapıda ve epitaksiyel büyümeninin gerçekleştiği CTS ince film yapılar büyütülecektir. Maskesiz fotolitografi yöntemi ile arzu edilen boyutlarda CTS ince film üzerinde nano-çubuklar oluşturulacak ve bu nanoçubuklar arasında defalarca yansıma ile ışık kaybının önüne geçilerek CTS içerisine yüksek yoğunlukta ışık girişi sağlanacak ve geniş yüzey alanında ışık soğurulması gerçekleştirilecektir. Ayrıca, CTS ince filme katkılanan Au nanoparçacıkların LSPR etkisi ile CTS yapısının zayıf olduğu bölgede yani NIR bölgesinde yüksek oranda soğurulan foton tarafından elektron-deşik çifti oluşumu ve sıcak elektron üretimi ile güneş hücresinin dönüşüm verimi %10 oranının üzerinde artış hedeflenmektedir. Projede, üretimi amaçalanan plasmonik nano-çubuk CTS ince film güneş hücresi, projenin kabulü durumunda dünyada ilk defa olmak üzere grubumuz tarafından bu proje ile üretimi gerçekleştirilecektir. Hedeflenen verim değerine ulaşılması durumunda, fotovoltaik piyasasına girecek performansa sahip sonuçlara ulaşılması hedeflenmektedir. Böyle bir başarının gerçekleşmesi, dünyanın fotovoltaik alanında ülkemizin ismini duyururken, ekonomik anlamda ciddi kazanımların elde edilmesini sağlanmış olacaktır. Ayrıca, projenin sürecinde hedeflenen iş paketleri kapsamında doktora ve yükseklisans öğrencileri yetiştirilecektir. Projeden elde edilen sonuçlar, yurt içi ve yur dışı konferanslarda, çalıştaylarda paylaşılarak ülke içerisinde ve dışarısında birçok araştırmacının çalışmalarına ışık tutabileceği gibi, ülkemizin bilim dünyasındaki başarısına olumlu katkı sağlayacağı inancına sahibiz.