Fotovoltaik uygulamalar için ultrasonik spray pyrolysis tekniği ile üretilen CdO:Pb ve CuO:In ince filmlerin karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, CdO:Pb ve CuO:In ince filmleri Ultrasonik Spray Pyrolysis Tekniği (USPT) kullanılarak mikroskop cam tabanlar üzerine 300ºC taban sıcaklığında üretilmiştir. CdO ve CuO ince filmlerinin fotovoltaik uygulamalar için fiziksel özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla, sırasıyla Pb ve In elementleri katkı elementleri olarak tercih edilmiştir. Üretilen tüm filmlerin elektriksel özelliklerini incelemek amacıyla dört-uç tekniği kullanılarak özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Filmlerin taşıyıcı konsantrasyonu, mobilitesi ve taşıyıcı tiplerinin belirlenmesi amacıyla Hall etkisi sistemi kullanılmıştır. Filmlerin yapısal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla X-Işını kırınım desenleri elde edilmiş ve bu desenlerden faydalanılarak filmlerin kristal yapıları, kristalleşme düzeyleri, tane büyüklükleri ve örgü sabitleri gibi yapısal parametreleri incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak filmlerin yüzeysel özellikleri belirlenmiştir. Filmlerin optik özelliklerinin incelenmesi için UV-VIS spektrofotometresi kullanılarak alınan geçirgenlik ve soğurma spektrumlarından faydalanılarak yansıma değerleri, kırılma indisleri, sönüm katsayıları ve yasak enerji aralığı gibi optik parametreleri hesaplanmıştır. Yapılan tüm bu analizler sonucunda katkı elementleri Pb ve In’un sırasıyla CdO ve CuO ince filmlerinin fiziksel özellikleri üzerinde önemli etkisi olduğu belirlenmiştir.

In this thesis study, CdO:Pb and CuO:In thin films were produced on microscope glass substrates at the substrate temperature of 300ºC using Ultrasonic Spray Pyrolysis Technique (USPT). In order to improve the physical properties of CdO and CuO thin films for photovoltaic applications, Pb and In elements are preferred as doping elements, respectively. Electrical resistivity values were calculated using a four-probe technique to investigate the electrical properties of produced all films. The Hall Effect system was used to determine the carrier concentration, mobility and carrier types of the films. In order to determine the structural properties of the films, X-ray diffraction patterns were obtained and structural parameters such as crystal structures, crystallization levels, grain sizes and lattice constants of the films were investigated by using these patterns. The surface properties of the films were determined using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). Optical parameters such as reflection values, refractive indices, extinction coefficients and forbidden energy gap were calculated by using the transmittance and absorption spectra obtained using UV-VIS spectrophotometer to examine the optical properties of films. As a result of all these analyzes, it has been determined that the doping elements Pb and In have important influences on the physical properties of CdO and CuO thin films, respectively.