Farklı konsantrasyonlardaki güneş ışığı altında ve farklı sıcaklıklarda yüksek verime sahip tek eklemli GAAS/Sİ güneş hücresinin modellenmesi

Abstract

GaAs güneş hücreleri, uzay uygulamaları için en yüksek verim sağlayan güneş hücreleridir. Diğer güneş hücresi teknolojileri arasında en yüksek verim elde edilebilmesinin yanısıra yüksek maliyetleri uygulama alanlarının yaygınlaşmasını kısıtlamaktadır. Araştırmacılar bu durumun önüne geçebilmek için maliyeti düşürücü yeni üretim teknolojileri geliştirmektedir. Tek eklemli Si güneş hücrelerinin veriminin son yıllarda % 20-22'ye ulaşması son derece ümit vericidir. GaAs esaslı güneş hücrelerinde maliyeti asıl artıran malzeme, alttaban malzemedir. Aynı çaptaki GaAs alttabanların fiyatı Si alttabandan daha yüksektir. GaAs güneş hücrelerinin Si alttaban üzerine entegrasyonu sayesinde maliyet sorunu aşılabilmektedir. Si alttaban üzerine GaAs esaslı güneş hücrelerinin üretilme teknolojileri 1980'li yıllardan bu yana araştırılmaktadır ve halen bu teknolojilerde birçok kısıt ve zorluk bulunmaktadır. Daha yüksek verimli güneş hücresi üretebilmek için Si üzerine GaAs güneş hücrelerinin üretimiöncesinde, GaAs güneş hücresinin Si üzerine entegrasyonu ile ilgili anahtar modelleme kriterleri ve teknik zorluklar mutlaka araştırılmalı, modellemesi ve optimizasyonu yapılmalıdır. Tezde, tek eklemli GaAs/Si güneş hücrelerinin farklı sıcaklıklar ve farklı güneş ışığı konsantrasyonları için geçerli, dislokasyonlara bağlı açık devre gerilimleri, kısa devre akım yoğunlukları ve verim değerleri nümerik analiz ile modellenmiştir.Anahtar Kelimeler: 1. GaAs güneş hücresi; 2. verim; 3. açık devre gerilimi, 4. kısa devre akımı

GaAs solar cells are the most efficient solar cells for space applications. Among other solar cell technologies, the highest efficiency is achieved and the high costs limit the spread of the application areas. Researchers are developing new production technologies to reduce costs. It is highly promising that the yield of single jointed Si solar cells reaches 20-22% in recent years. In GaAs based solar cells, the material that increases the cost is the substrate. The price of GaAs substrate of the same diameter is higher than Si substrate. Thanks to the integration of GaAs solar cells on the Si substrate, the cost problem can be overcome. The technologies for the production of GaAs based solar cells on Si subbands have been investigated since the 1980s and there are still many constraints and difficulties in these technologies. Prior to the production of GaAs solar cells on Si, the key modelingcriteria and technical difficulties associated with the integration of GaAs solar cell on the Si must be investigated, modeled and optimized. In the thesis, single jointed GaAs/Si solar cells are modeled for different temperatures and different sunlight concentrations, open circuit voltages due to dislocations, short circuit current densities and yield values are modeled by numerical analysis.Keywords: 1. GaAs solar cell, 2. efficiency, 3. open circuit voltage, 4. short circuit current