TÜBİTAK MAG Proje01.12.2018Gerçeklestirdigimiz projede silisyum tabanlı polikristal-amorf silisyum ince film günes gözesiüretimine özellesmis bir lazerle kristalizasyon platformunun sanayi-üniversite isbirligisayesinde gelistirilmesi saglanmıstır. Yola çıkıs hedeflerimiz bu teknoloji ve üniversitearastırma olanakları kullanılarak ince film silisyum günes gözesi üretilebileceginin gösterilmesive üretim yöntem basamaklarının ortaya konmasıdır. Günümüz fotovoltaik piyasasındaki enbüyük pazar payı yaklasık %90 ile kristal silisyum (c-Si) pul tabanlı gözelere aittir. Ancakavantajlarına ragmen pul tabanlı Si göze teknolojisinin dünya enerji pazarındaki yeri halensınırlıdır. Bu konudaki en büyük engellerden biri yüksek malzeme giderlerine baglı üretimmaliyetinin diger enerji sektörleri ile rekabet edecek seviyede olmamasıdır. Aktif maddekullanımını optimize ederek üretim masraflarını düsürmeyi amaçlayan ince-film teknolojilerimaliyet bariyerini asarak fotovoltaik enerji dönüsüm teknolojilerini diger teknolojilerle rekabetedebilir hale getirecek bir çözüm potansiyeli vadetmektedir. Ince film poli-Si yaklasımı ile tekkristal silisyuma yakın kalitede, mikrometre ölçeginde tane büyüklügüne sahip poli-Si incefilmlerin proje kapsamında büyütülmesi ve fotovoltaik hücre üretiminde kullanılmasıhedeflenmistir. Cam alttas üzerine elektron demet buharlastırma yöntemi ile katkılanmısamorf silisyum tabakalar biriktirilerek ve kristalizasyon için özel olarak tasarlanıp gelistirilmislazer sisteminin çizgisel odagı bu yüzey üzerinde taranarak amorf silisyumun polikristalsilisyuma kristalizasyonu saglanmıstır. Üretilen polikristal silisyum yine katkılanmıs ince biramorf silisyum ile kaplanarak heteroeklem elde edilmis, bu aygıtın üst ve alt kontakları Altermal buharlastırılmasıyla olusturularak aygıt üretimi tamamlanmıstır. Tüm üretimbasamakları arasında optik, mekanik ve elektriksel ölçümler gerçeklestirilerek islembasamakları iyilestirilmesi saglanmıs, gerektigi durumlarda lazer sisteminde de iyilestirmeleregidilmistir. Verimliliklerde artıs eldesi için kenar yalıtımı ve plazmonik yapıların entegrasyonuda gerçeklestirilmistir. Üretilen polikristal Si malzemenin dinamigi moleküler dinamik sayısalbenzetim yöntemiyle kuramsal olarak çalısılmıstır. Projemiz sonucunda çagrı programıylauyumlu olarak göze üretiminde yerli üretim altyapısı olusturmaya dogrudan katkı, genis alanlı,düsük üretim maliyetli, polikristal-amorf silisyum heteroeklem ince film günes gözesiüretilmesi, bu üretimi saglayabilmek için fiber lazer teknolojisine dayanan yenilikçi, çokfonksiyonlu ve özgün bir ince film kristalizasyon ve isleme platformu prototipi gelistirilmesibasarılmıstır.Anahtar Kelimeler: ince film günesThis project has achieved to develop a laser crystallization platform designated for theproduction of silicon based polycrystalline-amorphous silicon thin film solar cells throughcollaboration between industry and academia. The main goals of the project is to demonstratethat thin film crystalline silicon solar cells can be developed by utilizing the technological andacademic research capabilities, as well as establishing the methodological approach foraccomplishing this challenging task. The current photovoltaics market is dominated bycrystalline silicon (c-Si) wafer based cells, with a share of about 90%. Despite its advantagesSi-wafer based cells have yet to gain a considerable standing in the world energy market. Oneof the major obstacles for the Si-wafer cells is the raw material costs that keeps the productioncosts from reaching competitively low levels. Thin film technologies offer a solution to theovercome the cost problem by optimizing the active material usage. In this project, in-situdoped a-Si layers are deposited on glass. The a-Si layers are subsequently crystallized byscanning the linear focus of a dedicated laser system designed for this purpose on the filmsurface. Following heterojunction structure formation by growing a doped thin a-Si layer on thepoly-Si, top and bottom contact are produced by thermal evaporation of Al to finalize the devicestructure. During and in between each production step, optical, mechanical and electricalanalysis will be carried out in order to optimize process parameters, and where foundnecessary, modifications to improve the laser system will be undertaken. In order to furtherimprove device performace, edge isolation and plasmonic light trapping schemes have beenutilized. To understand the crystallization process on a theoretical level, molecular dynamicsnumerical simulation methods are used. The heterojunction properties will be studied via DFTsimulation method. As a result of our project, in line with the call program, direct contributionto national infrastructure for production of wide area, low cost polycrystalline-amorphous siliconhetero-junction thin-film solar cells; and an innovative, multifunctional and original fiber lasertechnology based thin film crystallization and processing platform prototype has beencommissioned
