Fotovoltaik Uygulamalar için GLAD Tekniği ile Büyütülen Spiral Nano Şekilli a-Si İnce Filmlerin Elektriksel ve Yapısal Özelliklerinin İncelenmesi

Yıl 2017, Cilt: 21 Sayı: 2, 514 - 520, 15.08.2017

Beyhan Tatar

Öz

Spiral nano şekilli a-Si ince filmler c-Si altlıklar üzerine elektron demeti buharlaştırma sistemi içerisinde GLAD tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Spiral nano şekilli ince filmlerin yapısal özellikleri X-ışınları difraksiyonu (XRD) analizi ve Raman spektroskopi analizi ile belirlendi. Büyütülen spiral nano şekilli a-Si ince filmlerin yüzey ve arakesit morfolojileri Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM) ile incelendi. Spiral nano şekilli a-Si/c-Si heteroeklemlerin elektrik ve fotovoltaik özellikleri karanlık ve aydınlık şartlarda akım-gerilim ölçümleri ile incelendi. Bariyer yüksekliği Φ_B, ideallik faktörü ɳ, seri direnç R_s ve şant direnci R_sh gibi spiral nano şekilli a-Si/c-Si heteroeklemlerin karanlık şartlardaki diyot parametreleri I-V karakteristiklerinden belirlendi ve sırasıyla 0,82 eV, 3,34, 1,9 kΩ ve 0,17 MΩ olarak bulundu. Spiral nano şekilli a-Si/c-Si heteroeklemler iyi bir fotovolataik davranış göstermiş ve açık devre gerilimi ve kısa devre akım yoğunluğu gibi fotovoltaik parametreleri sırasıyla V_oc=300mV ve J_sc=0,12 mA/cm² olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Şekilli ince filmler, Spiralnano şekilli ince film; GLAD tekniği; Heteroeklemler; Elektriksel ve fotovoltaik özellikler

Kaynakça

• [1] Lakhtakia A., Messier R., 1997. Sculptured thin films – I . Concepts. Thin Films. (1997), 145–148.
• [2] Mahalik N. P., 2006. Micro manufacturing and Nanotechnology. Springer. Berlin, Germany.
• [3] Mattox D.M., 1998. Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing. Noyes Publications, USA.
• [4] Lakhtakia A., Messier R., 2004. Sculptured Thin Films: Nano engineered Morphology and Optics. SPIE Press, Washington, USA.
• [5] Messier R., Venugopal V. C., Sunal P. D., 2000. Origin and evolution of sculptured thin films. Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 18(2000), 1538
• [6] Robbie K., Beydaghyan G., Brown T., Dean C., Adams J., Buzea C., 2004. Ultra high vacuum glancing angle deposition system for thin films with controlled three-dimensional nano scale structure. Review of Scientific Instruments. 75(2004), 1089.
• [7] Lakhtakia A., Geddes J. B., 2010. Thin-film meta material scalled sculptured thin films. Trends in Nanophysics. (2010) 59–71.
• [8] Rovira P., Yarussi R., Collins R., Venugopal V., Lakhtakia A., Messier R., Robbie K., 1998. Rotating-compensator multi channel transmission ellipsometry of a thin-film helicoidal bianisotropic medium. Thin Solid Films. 313-314(1998), 373–378.
• [9] Savaloni H., Esfandiar A., 2011. Fabrication, characterization and some applications of graded chiral zigzag shaped nano-sculptured silver thin films. Applied Surface Science. 257(2011), 9425–9434.
• [10] Tatar B., Demiroğlu D., Kürşat K., Ürgen M., 2015. Improvement in electrical and photovoltaic properties of a-Si/c-Si heterojunction with slanted nano-columnar amorphous silicon thin films for photovoltaic applications. Current Applied Physics. 15 (2015), 511-519.
• [11] Tatar B., Kutlu K., Ürgen M., 2007. Synthesis of β-FeSi2/Si heterojunctions for photovoltaic applications by unbalanced magnetron sputtering. Thin Solid Films. 516(2007), 13-16
• [12] Thomas M., Li W., Bo Z.S., Brett M.J., 2012. Inverted photovoltaic cells of nanocolumnar C60 filled with solution processed small molecule 3-Q. Organic Electronics. 13(2012), 2647–2652
• [13] Senthilarasu S., Sathyamoorthy R., Lalitha S., 2004. Synthesis and characterization of β-FeSi2 grown by thermal annealing of Fe/Si bilayers for photovoltaic application. Solar Energy Mat.& Solar Cells. 82(2004), 299-305
• [14] Kanicki J., 1992. Amorphous and microcrystal semiconductor devices. II. London: Artech House
• [15] Aydoğan Ş., Sağlam M., Türüt A., 2005. On the some electrical properties of the non-ideal PPy/p-Si/Al structure. Polymer. 46(2005), 10982–10988.
• [16] Tatar B., Bulgurcuoğlu A. E., Gökdemir P., Aydoğan P., Yılmazer D., Özdemir O., et al., 2009. Electrical and photovoltaic properties of Cr/Si Schottky diodes. International Journal of Hydrogen Energy. 34(2009), 5208–5212.
• [17] Tucci M., Salurso E., Roca F., Palma F., 2002. Dry cleaning process of crystalline silicon surface in a – Si : H/c – Si heterojunction for photovoltaic applications. Thin Solid Films. 404(2002), 307–311.
• [18] Kim N., Um H.-D., Choi I., Kim K. -H., Seo K., 2016. 18.4%-Efficient Heterojunction Si Solar Cells Using Optimized ITO/Top Electrode. ACS Appl. Mater. Interfaces. 8(2016), 11412-11417.
• [19] Descoeudres A., Barraud L., Stefaan De Wolf, Strahm B., Lachenal D., Guérin C., Holman Z. C., Zicarelli F., Demaurex B., Seif J., Holovsky J., Ballif C., 2011. Improved amorphous/crystalline silicon interface passivation by hydrogen plasma treatment. Applied Physics Letter. 99(2011), 23506.