Amorf silisyum güneş pillerinde `degrading` olayının incelenmesi

Abstract

iii ÖZET Doktora Tezi AMORF SİLİSYUM GÜNEŞ PİLLERİNDE `DEGRADING` OLAYININ İNCELENMESİ Tülay SERİN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Arsın AYDINURAZ 1987, Sayfa: 98 Jüri: Doc. Dr. Arsın AYDINURAZ Prof.Dr. Acar IŞIN Prnf.Dr.Uğur BÜ?ET Bu çalışmada amorf silisyumdan p/i/n ve Schottky diyodları (Metal/yarıiletken) şeklinde yapılmış güneş pillerinde, zaman, ışık, sıcaklık gibi çevresel şartlarla meydana gelen değişmeler (degradation) ele alınmıştır. ITO/a-SiC:H(p+)/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Al şeklinde yapılan yapılar uzun süreyle aydınlatılmış, akım-gerilim belirtgenlerinin önemli ölçüde değiştiği gözlenmiştir. Ters beslem 2 V'ta ve 130 C'de yapılan tavlamada n = %4 olan verimin iki kat arttığı görülmüştür. Değişik sıcaklıklarda, karanlık akım-gerilim belirtgenlerinden engel yüksekliği V,. = 0,526 eV, aydınlık akım-gerilim belirtgenle rinden enerji band aralığı E = lf45 eV bulunmuştur. Metal/a-Si:H(i)/a-S?:H(n )/Cr şeklinde yapılan Schottky diyodlarında akım-gerilim belirtgenleri değişik sıcaklık ve zaman larda ölçülmüştür. Yapıların akım-gerilim belirtgenlerinin zamanla ve tavlama sıcaklığıyla önemli ölçüde değiştiği gözlenmiştir. Karanlık akım-gerilim belirtgenlerinden engel yüksekliği Au'lı yapılar için ta = 0,78 eV, Cu'lı yapılar için <jL = 0,65 eV ve Ag'lü yapılar için <j>g = 0,55 eV bulunmuştur. Yüzey `Surum yoğunluğu D 'nin zamanla ve cavlama sıcaklığıyla değişimi incelenmiştir. Zamanla, D *nin değişimi 4.4lxl013durum/cm2/eV-3,98xl013durum/cm2/eV aralığında; tavlamayla D 'nin değişimi 4.40x10 13 durum/ cm2 /eV - 4. 00x10 13 durum/ cm2 /eV aralığındadır. p/i/n yapılarının akım-gerilim belirtgenlerinde meydana gelen değişmeler i tabakasındaki tuzakların sayısındaki değişmeler le, IT0/a-SiC:H(p ) arasındaki yüzey durumlarına, a-SiC:H(p )/ a-Si:H(i) arasındaki yüzey durumlarındaki değişmelerle, engel yüksekliğinde meydana gelen değişmelere bağlanmıştır. Schottky diyodlarında akım-gerilim belirtgenlerinde meydana gelen değişmeler de Metal/a-Si:H(i), a-Si:H(i)/a-Si:H(n+) arasındaki yüzey durumla rıyla açıklanmıştır.IV ANAHTAR KELİMELER: Işıkla değişme, Güneş pilleri, p/i/n tipi güneş pillerinde fotovoltaik olay, a-Si:H Schottky diyodlarında tavlama etkisi, a-Si:H Schottky diyodlarında yaşlanma.

ABSTRACT PhD Thesis DEGRADATION OF AMORPHOUS SILICON SOLAR CELLS Tülay SERİN Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Engineering Physics Supervisor: Assoc. Prof.Dr. Arsxn AYDINURAZ 1987, Page: 98 Jury: Assoc. Prof.Dr. Arsxn AYDINURAZ Prof.Dr. Acar IŞIN Prof.Dr.Uaur BÜGET In this study the degradation of amorphous silicon p/i/n structures and Schottky diodes (Metal/Semiconductor) have been investigated. It was seen that the current-voltage characteristics of ITO/a-SiC:H(p )/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Al type structures strictly depend on the illumination. The annealing process carried out at 130 C and 2 Volts reverse bias showed that the efficiency is increased approximately two times the original value of 4%. The diffusion barrier height and energy band gap of a-Si:H were determined as V,. = 0.526 eV and E = 1.45 eV by means of dark and illuminated current-voltage characteristics respectively. The current-voltage characteristics of Schottky diodes in the structure of metal/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Cr were measured at different temperatures and times. It was observed that the current-voltage characteristics have considerably changed with time and annealing. Barrier heights of the rectifier metal side <i>Bn for Au/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Cr, for Cu/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Cr, for Ag/a-Si:H(i)/a-Si:H(n )/Cr structures were determined as (j)B = 0.78 eV, <j>` = 0.65 eV, fa. - 0.55 eV respectively by means or dark current-voltage measurements. The time and the annealing temperature-dependency of density of the surface states D, were also investigated. It was observed that the range for time dependency and for the annealing temperature-dependency would be as 4.41x10 13 state/cm2 /eV - 3. 98x10 13 states/cm 2/eV and 4.40xl013 states/cm2/ eV - 4.00x1ü1 3 states/cm2 /eV respectively. The changes occured in the current-voltage characteristics of the p/i/n structure were explained by means of the changes in the trap density intrinsic amorphous silicon thin film and the changes in the surface states between metal and a-Si:H(i), between a-Si:H(i) and a-Si:H(n`).VI The changes occured in the current-voltage characteristics of the Schottky diode were also explained by means of surface states between metal and a-Si:H(i), a-Si:H and a-Si:H(n ) and the changes of barrier height <>t,. KEY WORDS: Degradation, Solar cells, Photo-voltaic effect in p/i/n type solar cells, Annealing effect in a-Si:H Schottky diodes, Ageing in a-Si:H Schottky diodes.