Yarı iletken hetero-yapılar, her iki malzeme arasındaki sınır yüzeyinde, fotojene edilmiş yük taşıyıcılarının artan bir rekombinasyonunun meydana gelmesi gibi “hafif” bir dezavantaj sunar.

Ancak bu dezavantaj, yüksek enerji aralığına sahip bir yarı iletkenin seçilebilmesi sayesinde üst katmanın bir “pencere” olarak tasarlanabilmesi avantajıyla telafi edilir; bu nedenle, tarif edilen üst katman güneş spektrumunun yalnızca çok sınırlı bir kısmını emer ve bu daha sonra fotoakım için kaybolur.

Kalan ışınımın bu pencere katmanından iletilmesinden sonra, gelen ışınımın büyük bir kısmı p-n-kavşağının çok yakınında, dolayısıyla maksimum elektrik alan şiddeti noktasında soğurulur. Fotojenleştirilmiş yük taşıyıcıların ortaya çıkan ayrılması bu nedenle oldukça verimlidir.

Solda, bir CdS/CdTe hetero yapılı güneş pilinin katman dizisini gösterir. Bu hücre teknolojisi bir üst tabaka yapısıdır; yani, güneş ışığına maruz kalan ve indiyum kalay oksitten (ITO) yapılmış şeffaf ön elektrot genellikle önce püskürtme yoluyla uygulanır.

Daha sonra, kadmiyum sülfit (CdS) pencere veya tampon tabakası olarak biriktirilir ve ardından kadmiyum tellürden (CdTe) oluşan gerçek fotovoltaik olarak aktif soğurucu tabaka gelir. Genellikle, her iki katman (yani, 0,1 ve 0,2 μm arasında kalınlığa sahip pencere katmanı ve yaklaşık 3 μm kalınlığa sahip soğurucu katman) aynı teknoloji kullanılarak (örneğin, süblimasyon-yoğunlaştırma yöntemi veya serigrafi işlemi) üst üste bindirilir. 

Fotovoltaik olarak yeterli kalitede katmanlar elde etmek için, biriktirmeden sonra kadmiyum klorür (CdCl2) varlığında sıcaklık işlemine dayalı bir aktivasyon aşamasının gerçekleştirilmesi gerekir. Hücre üretimi, grafit, bakır (Cu) veya her ikisinin karışımından yapılmış bir metal arka elektrotun biriktirilmesiyle gerçekleştirilir.

Laboratuvar ölçeğinde, kadmiyum tellür (CdTe) güneş pilleri, küçük yüzeylere uygulandığında yaklaşık %17’lik tepe verimliliklerine ulaştı. Son birkaç yılda, 0,5 m2’lik bir yüzeye sahip geniş yüzeyli CdTe modülleri ve %8 ila 10 arasında değişen verimlilikler için birkaç pilot üretim hattı devreye alındı.

%18’in üzerindeki verimliliklerle, CdS/Cu(In,Ga)Se2 hetero yapılı güneş pilleri, tüm ince film güneş pilleri arasında en yüksek elektrik verimine ulaşır. Sağda, bu tür hetero yapılı güneş pillerinin katman dizisini göstermektedir.

Bu güneş pili tipinin üretimi, bir molibden arka kontağının biriktirilmesiyle başlar, ardından 2 μm’nin altında bir kalınlığa sahip fotovoltaik olarak aktif Cu(In,Ga)Se2 tabakasının biriktirilmesiyle başlar.

Aşağıdaki iki biriktirme yöntemi, endüstriyel ölçekte bu amaç için uygundur.

− İlk olarak, tüm elementlerin (yani Cu, In, Ga ve Se) ısıtılmış alt tabaka üzerinde fiziksel olarak birlikte buharlaşması, böylece Cu(In,Ga)Se2 bileşiği buhar biriktirme sırasında zaten oluşmuş olur.
− İkinci olarak, tüm elementlerin ısıtılmamış substrat üzerine birikmesi (örn. püskürtme yoluyla). Ardından, Cu(In,Ga)Se2 bileşiğini elde etmek için selenizasyon adı verilen ikinci bir ısıtma adımı gerçekleştirilir.

Açıklanan iki yöntemden biri ile soğurucu imalatının ardından, ZnO ön elektrotu püskürtme yoluyla biriktirmeden önce kimyasal banyodan yaklaşık 0,05 μm kalınlığında bir CdS tabakası biriktirilir.

Cu(In,Ga)Se2 güneş modülleri için pilot projeler ve küçük ölçekli üretim tesisleri kurulmuş ve işletilmektedir. %12’ye varan verimliliğe sahip modüller piyasada mevcuttur. Her iki teknoloji de (yani CdTe ve Cu(In,Ga)Se2) pazarda ayakta kalabileceklerini önümüzdeki yıllarda kanıtlamak zorunda kalacak.

Genel olarak konuşursak, kristal silisyum güneş pilleri için üretim süreci oldukça mantıklıdır ve yarı iletken endüstrisinden elde edilen deneyime dayalı olarak iyi anlaşılmıştır. Ancak kalın gofretler nedeniyle malzeme maliyetleri yüksektir.

Yukarıda tartışılan ince film teknolojileri için durum tam tersidir. Malzeme maliyetleri düşüktür. Üretim süreçleri karmaşık ve pahalıdır. Bu nedenle, ince film teknolojileri ancak büyük üretim tesisleri işletildiğinde ekonomik olarak rekabet edebilir.

Yarı iletken
Yarı iletken maddeler
Yarı iletken üretimi
Yarı iletken örnek
Yarı iletken malzemeleri tanımak
Direnç yarı iletken mi
P tipi yarı iletken
Transformatör yarı iletken midir

Kristal silikondan yapılmış ince film güneş pilleri

İnce film güneş pili teknolojisinin düşük malzeme tüketimi, kristal silikon için üretim sırasında ayrı katmanların yapılandırılmasıyla entegre modül üretimi gibi ekonomik ve süreçle ilgili avantajlarından yararlanma girişimleri de vardır.

Kristalin silikon tabakanın dolaylı enerji aralığı nedeniyle, gelen güneş ışınımını yeterince absorbe etmek için en az 20 μm kalınlık gereklidir. Bununla birlikte, “ışığı yakalama”, katman kalınlığının daha da azaltılmasına izin verir.

Bir ışık demetini yansıtan difüzör veya eğimli bir yansıtıcı yapı güneş pilinin arka tarafına bindirilirse veya piramit tipi bir alt tabaka ince bir silikon filmle kaplanırsa, kristal silikon için de sadece birkaç μm kalınlığında katmanlar gelen radyasyonu neredeyse tamamen emmek için yeterlidir.

Yalnızca 2 μm kalınlığındaki ve optimize edilmiş “ışığı hapseden” silikon katmanlar için verimlilik potansiyeli yaklaşık %15 olarak hesaplanmıştır. Uygulamada, ticari koşullar altında bu tür silikon hücrelerin üretilmesi amacıyla çeşitli film biriktirme ve arka işleme yöntemleri araştırılmaktadır.

Gaz fazından plazma destekli geliştirilmiş kimyasal biriktirmenin biriktirme parametrelerinin bir varyasyonu, mikrokristalin silikonun biriktirilmesine izin verir. Bu tür malzemelerin silikon kristalleri sadece birkaç 10 nm boyutunda olmasına rağmen (ve bu nedenle nanokristalin silikon olarak da anılırlar), p-in-yapılarına dayalı olarak, laboratuvar ölçeğinde %10’un üzerinde elektriksel verim elde edilir.

200 ila 300 °C arasında değişen nanokristal silisyumun biriktirme koşulları ve biriktirme sıcaklığı, amorf silikonunkine çok benzer olduğundan, her iki malzeme de laboratuvar ölçeğinde %10’un üzerinde verimlilik sağlayan tandem hücreler olarak birleştirilebilir.

Daha yüksek verimliliğe sahip silikon ince film güneş pilleri için silikonun 700 °C’nin üzerindeki sıcaklıklarda bırakılması gerekir, bu nedenle ucuz cam substratlar uygun değildir.

Daha yüksek büyüme sıcaklıkları, 100 μm’ye kadar tane boyutlarının elde edilmesini ve dolayısıyla çok kristalli silikon katmanların daha iyi bir fotovoltaik kalitesinin elde edilmesini sağlar. Sözde transfer teknolojileri, tek kristalli ince film güneş pilleri üretmek için bile umut verici bir alternatiftir.

Tipik olarak, 20 ila 50 um kalınlığında bir mono-kristal silikon tabakası, daha sonra ayrılan ve herhangi bir türde yabancı substrata aktarılan önceden işlenmiş bir mono-kristal silikon substrat üzerinde üretilir. Silikon substrat daha sonra bu amaç için tekrar kullanılabilir. Laboratuvar ölçeğinde %16,6 ile, mono-kristal transfer silikondan yapılmış güneş pilleri, yabancı alt tabakalar üzerinde ince film silikonun en yüksek verimliliklerini elde etmeye izin verir.

The post Yarı İletken Yapılar – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları first appeared on Online (Parayla Ödev Yaptırma).