Güneş Hücresi Teknolojileri Laboratuvarı
07 Ocak 2020 Salı 14:13 tarihinde yayınlandı
Enerjiye olan ihtiyaç tüm dünyada hızlı bir şekilde artmaktadır. Bu enerjinin büyük bölümü mevcut petrol kaynaklarından sağlanmaktadır. Petrol ürünlerinden çıkan gazlar çevreye ciddi zararlar vermektedir. Küresel ısınma ve sera etkisi buna örnek verilebilir. Öte yandan petrol kaynaklarının rezervleriyle ilgili yakın zamanda ciddi sıkıntılar ortaya çıkacağı tahmin edilmektedir. Buna bağlı olarak enerji ihtiyacının karşılanmasında problemlerle karşı karşıya kalınacaktır. Bu yüzden alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Çevreye zarar vermeyen ve sonsuz bir kaynağa sahip olan güneş enerjisi alternatif temiz enerji kaynaklarından biridir. Güneş enerjisinden yararlanmasının bir çok yolu vardır. Kurutma, ısıtma ve elektrik üretimi bunlar arasındadır. Güneş enerjisinden elektrik üretilmesi oldukça ilgi çekici bir konudur. Güneş enerjisini herhangi bir ek işlem olmadan doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren düzeneklere fotovoltaikler denir. Fotovoltaikler yapısında birden çok yarı iletken malzeme içermektedirler. Bunun yanısıra elektrot görevi gören ön ve arka kontakları vardır. Bir cihaz görevi görmektedirler. Bu cihazlarda gelen ışık yarı iletken malzemeler tarafından yüksek oranda soğrularak foton enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülür. Fotovoltaiklerle ilgili çalışmalar 1950’ li yıllardan itibaren hız kazanmıştır. İlk zamanlarda elektriğin götürülemediği uydularda ve savunma sanayisinde uygulama bulmuştur. Enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla fotovoltaikler günlük hayatımızın bir parçası olmuş durumdadırlar. Fakat hala evlerde kullanılması yaygınlaşmamıştır. Bunun en önemli nedeni güneş panellerinin maliyetidir. Güneş panellerinin % 90 silisyum tabanlıdır. Silisyum tabanlı güneş hücrelerinin üretilmesi, kullanılan yöntemlerden ve silisyumun dolaylı bant geçişli yapısından dolayı maliyeti artırmaktadır. Silisyuma alternatif malzemelerin araştırılması özellikle yakın zamanda önemli oranda artmıştır. Bu alternatif malzemeler arasında CuInSe2, CdTe, Cu2ZnSnS4, organik, hibrit, kuantum noktalar ve perovskayt malzemeler örnek verilebilir. Tüm araştırmalar, içinde rezerv problemi olmayan, çevreye zarar vermeyen, üretimi kolay ve yüksek verimli malzeme arayışı üzerinedir. Cu2ZnSnS4 yarı iletkeni bu alternatif malzemeler arasında ilgi çekmektedir. Elementlerinin çevre dostu olması ve indiyum gibi elementlerle kıyaslandığında bol miktarda bulunması araştırmacıların ilgi odağı olmuştur. Araştırma grubumuzun en önemli hedefi güneş hücreleri için alternatif malzemelerin araştırılması ve yeni yöntemlerin literatüre kazandırılmasıdır. İnce filmlerin üretilmesi, fiziksel ve kimyasal yöntemlerle sağlanmaktadır. Her iki yönteminde kendine göre avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Fiziksel yöntemlere, termal buharlaştırma ve magnetron saçtırma örnek verilebilir. Kimyasal yöntemler arasında püskürtme, kimyasal banyo ve sol-jel yöntemleri en popüler olanlarıdır. Laboratuvarımızda bu yöntemler mevcuttur.
İnce filmlerle ilgili ilk çalışmalarımız 2002 yılında Fen Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümünde başlamıştır. Laboratuvarımızda yarı iletken malzemelerin yanısıra manyetik, yalıtkan, saydam iletken oksit ve süper iletken gibi malzemelerin araştırılması ile ilgili yüksek lisans ve doktora çalışmaları yapılmıştır. Grubumuz tarafından 2014- 2016 yılları arasında Bilim, Sanayi ve Teknoloji bakanlığının ve Şişe Cam A.Ş.’ nin desteklediği saydam iletken oksit malzemelere yönelik bir Santez projesi gerçekleştirilmiştir. Santez projemizle ilgili bir adet patent başvurumuz mevcuttur. Bu proje ile ilgili bir adet patent başvurumuz bulunmaktadır. Ayrıca laboratuvarımızda tez öğrencilerine yönelik ve münferit BAP projeleri yürütülmektedir. Elde edilen çıktılar uluslararası dergilerde yayınlanmaktadır. Laboratuvar Donanımı 1. İnce Film Üretim Sistemlerimiz
PLC kontrollü daldırarak ince film kaplama sistemi
Bu yöntemle kapalanacak malzemeye yüksek hızlarda dönme işlemi uygulanarak oldukça homojen film üretimi gerçekleştirilmektedir. Dönme hızı kontrol edilerek kaplama kalınlığı ayarlanabilmektedir.
PLC kontrollü döndürerek ince film kaplama sistemi
Kimyasal banyo yöntemi güneş hücrelerinde ara katmanların üretilmesinde oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu yöntemde başlangıç kimyasalları uygun sıcaklıkta karıştırılarak istenilen film elde edilebilmektedir.
Yüksek vakum altında kaplama yapılan fiziksel bir yöntemdir. Bu yöntemle istenilen malzeme yüksek vakum altında molibden boatların ısıtlmasıyla buharlaştırılmakta ve kaplama gerçekleştirilmeketdir.
Daha önceden üretilmiş filmlerin kristal yapıya dönüştürülebilmesi için ısıl işlem uygulanması gerekmektedir. Bu da yüksek sıcaklıklı fırınlarda hassas bir şekilde sağlanmaktadır.
Yüksek sıcaklıklı yatay fırın
Kaplama kalitesinin artırılabilmesi için altlıkların plazma temizleme cihazı ile işlem görmesi gerekmektedir.Laboratuvarımızda bir adet plazma temizleme cihazı bulunmaktadır.
Plazma temizleme cihazı
Kimyasal yöntemle film hazırlamak için çözeltilerin hazırlanmasında kullanılmak üzere laboratuvarımızda bir adet çeker ocak bulunmaktadır.
Çeker ocak 2. Ölçüm ve Karakterizasyon Sistemlerimiz
Üretilen ince filmlerin yapısal özelliklerini incelemek için Harran Üniversitesi Merkezi Laboratuvarında (HÜMEL) bulunan x-ışını kırınım cihazı (XRD) kullanılmaktadır.
x-ışını kırınım cihazı (XRD)
Üretilen ince filmlerin yapısal özelliklerini incelemek için Harran Üniversitesi Merkezi Laboratuvarında (HÜMEL) bulunan taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmaktadır.
taramalı elektron mikroskobu (SEM)
Perkin Elmer UV-Vis 45 cihazı
Elipsometre cihazı
Ecopia HMS 3000 cihazı
Güneş hücresi verimi ölçüm sistemi 3. İleriye Dönük ÇalışmalarLaboratuvar alt yapımızın geliştirilmesi için önemli fiziksel yöntemlerden biri olan magnetron sputter sistemi alınması ön görülmektedir. Bu sistemin laboratuvarımıza dahil edilmesiyle yüksek verimli güneş hücrelerin üretilmesi mümkün olacaktır.Magnetron sputter cihazı |
Laboratuvar Sorumlusu
414 318 3579
Doç. Dr. Abdullah GÖKTAŞ agoktas[at]harran.edu.tr Doç. Dr. Ahmet TUMBUL atumbul[at]harran.edu.tr |
KALİTE YÖNETİM SİSTEMİ
KONGRELERİMİZ
İLETİŞİM
Harran Üniversitesi
GAP Yenilenebilir Enerji ve
Enerji Verimliliği Merkezi
Osmanbey Kampüsü
63000 , Şanlıurfa / Türkiye
Tlf: 0414 318 1852 - 1659
E-posta: gapyenev@harran.edu.tr
GAP Yenilenebilir Enerji ve
Enerji Verimliliği Merkezi
Osmanbey Kampüsü
63000 , Şanlıurfa / Türkiye
Tlf: 0414 318 1852 - 1659
E-posta: gapyenev@harran.edu.tr