PLD TEKNİĞİ KULLANARAK CIGS ULTRA İNCE FİLMLERİN İÇERİSİNE Au PLASMONİK NANOPARÇACIKLARIN KATKILANMASI ile CIGS/n-Si HETEROEKLEMDE VERİM ARTIŞININ GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

Copper Indiyum Galyum Sülfür (CIGS) ince film güneş hücreleri, ikinci nesil güneş hücreleri arasında yüksek verime sahip olup ticari olarak kullanılmakta olan fotovoltaik cihazlardır. CIGS malzemesi yüksek soğurma katsayısı, ayarlanabilir band aralığı, yüksek yaşam ömrü ve çevre dostu oluşu ile ayırt edici özelliğe sahiptir. Ancak, Ga (Galyum) ve In (Indiyum) elementlerinin doğada nadir bulunması maliyet açısından olumsuzluk oluşturmaktadır. Bu problemi ortadan kaldırmak için CIGS güneş hücreleri ultra ince film formda üretilmektedir. CIGS aktif tabakanın 400 nm kalınlığın altında ultra ince film olarak üretilmesi ile güneş hücresinin maliyetinin düşmesi ile beraber optik sorunlar da meydan gelmektedir. Çok düşük kalınlıktaki CIGS ince filmlerin foton soğurumu da zayıflamakta ve CIGS güneş hücresinin foto akımı ve kısa devre akımı (Jsc) düşmektedir. Bu probleme çözüm olarak ışık tuzaklama metodu olarak plasmonik nanoparçacıklar kullanılmaktadır. Plasmonik nanoparçacıklar güneş hücrelerin aktif tabakasına katkılanarak, Localised Surface Plasmon Resonance (LSPR) özelliği ile aktif tabakanın daha fazla foton soğurulmasını ve soğurucu tabaka içerisinde sıcak elektron oluşumunu sağlamaktadır. Plasmonik nanoparçacıkların LSPR özelliği ile güneş hücrelerinin fotoakım ve Jsc değerlerinde yüksek miktarda artış sağlanarak güç dönüş verimine katkı yapılmaktadır. CIGS ince film güneş hücreleri her ne kadar fotovoltaik piyasasınınön sıralarında yer alsada, güneş hücresinin katmanlarının üretiminde yaşanacak morfolojik ve elektiriksel problemler, herbir katman için farklı kaplama tekniklerin kullanılması noktasında yüksek enerji ve zaman kaybı ve maliyet gibi olumsuz üretim faktörleri içermektedir. Fotovoltaik dünyası son yıllarda, bu problemlere çözüm yolu olarak Si tabanlı heteroeklem güneş hücrelerin üretimi üzerine odaklanmaktadır. Doğa dostu olan ve doğada bol miktarda bulunan Si yarıiletkenine dayalı olarak oluşturulan CIGS/n-Si heteroekelm güneş hücresi, üretim yönünden oldukça basit olup tandem güneş hücrelerinin performansı ve terminal yapısı yönünden temel bir çalışma olarak öngörülebilmektedir. Bu proje çalışmasında, CIGS ultraince filmlerin foton soğurma oranlarının artırmak için Pulse Laser Deposition (PLD) tekniği ile CIGS ultra ince film içerisine Au plasmonik nanoparçacıkların katkılanması amaçlanmaktadır. İlk olarak, PLD tekniği kullanılarak ~100 nm ve 200 nm kalınlığında CIGS ultraince filmler üretilecektir. Au plasmonik nanoparçacıklar, CIGS ultraince filmerin içersine katkılanacaktır. Katkısız ve Au katkılı CIGS ultra İnce fllmlerin morfolojisi, optik ve kristal özellikleri Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), UV-vis spektra ve X-Ray Diffraction (XRD) ile analiz edilecek ve profilometre ile kalınlıkları ölçülecektir.