Tek ve çok eklemli GAAS/Sİ güneş hücrelerinin iki boyutlu modellenmesi ve optimizasyonu

Abstract

GaAs/Si güneş hücresi üretilmesine yönelik gelecekte yapılması planlanan deneysel araştırmalarda malzeme kaybını önlemesi ve zaman kazanımı sağlanması ümit edilen, deneysel çalışmalara ışık tutması beklenen bu tezin amacı, Si alttaban üzerine heteroepitaksiyel olarak büyütülecek tek eklemli ve çok eklemli GaAs güneş hücrelerinin iki boyutlu modellenmesi ve optimizasyonudur. GaAs güneş hücrelerinin Si alttaban üzerine entegrasyonu, III-V malzemelerin yüksek verimli özelliklerini, düşük maliyetle gösterebilme imkanı sağlamaktadır. Tezin hedefi, GaAs esaslımalzemelerin özelliklerini araştırarak daha iyi anlayabilmek ve malzemelerin özelliklerini katıhal aygıt fiziğiyle bütünleştirerek ürünün performansını artırabilecek etkileri açıklayabilmektir. Yapılan simülasyonlar, daha verimli hücre tasarımlarını öngörmeye önemli katkılar sağlayacak, malzeme kalitesini ve dolayısıyla cihaz performansını iyileştirmek için yol gösterici olacaktır. Bu araştırma, tek eklemli ve iki eklemli GaAs güneş hücrelerinin iki boyutlu modellenmesini ve optimizasyonunu kapsamaktadır. Malzeme parametreleriyle birlikte kapsamlı bir modelleme kullanarak, Si alttaban üzerine heteroeklemsel olarak büyütülecek olan tek eklemli ve iki eklemli GaAs güneş hücrelerinin azami performansları, kristal örgü uyumsuzluğu yoğunluğu dikkate alınarak araştırılmıştır. Heteroepitaksiyel üretim yöntemiyle elde edilecek iki eklemli InGaAs/GaAs/Si güneş hücresinin kristal örgü uyumsuzluğu yoğunluğuna bağlı olarak veriminin değişimi ülkemizde ilk kez bu tez kapsamında araştırılmıştır.

The main goal of this thesis is to provide experimental data for the production of GaAs/Si solar cells, which is hoped to prevent material loss and provide time saving, and aim to shed light on experimental researches on two-dimensional modeling and optimization of single-junction and multijunction GaAs solar cells. The integration ofGaAs solar cells on Si substrate provides the high efficiency properties of III-V materials at low cost. The aim of the thesis is to investigate the properties of GaAs based materials and to explain the effects that can improve the device performance by integrating the properties of the materials with solid state device physics. Simulationswill make a significant contribution to predicting more efficient cell modeling, and will guide us to improve material quality and thus device performance. This research involves two-dimensional modeling and optimization of single-junction and multijunction GaAs solar cells. Using an extensive modeling with material parameters,the maximum performances of single single-junction and multijunction GaAs solar cells to be grown on a heteroepitaxial method on the Si substrate were investigated taking into account the crystal lattice dislocation density.