Üç Veya Dört Bileşenli Yarıiletken Nanokristallerin Sentezi ve Yeni Nesil Güneş Pilleri Olarak Kullanım Potansiyellerinin İncelenmesi

İzmir Özel Fatih Fen Lisesi Danışman Öğretmen:  Ümit Karaca
İdil Özdamar
Çevre ve Fizik

Geleneksel silikon güneş  pillerinde %5 bir verim  alınmasına  karşılık kadmiyumlu  güneş  

pillerinde bu verim %7-12 kadar çıkabilir. Fakat  kadmiyum  doğa ve insan için çok  zararlı bir 

maddedir.  Bu projede  çevreci maddelerle yeni nesil güneş pillerinde  kullanılmak üzere  uygun  

kompozisyonların sentezlenmesi  ve  bu kompozisyonların elektriksel özellikleri değerlendirilerek  

güneş pillerinde  (panellerinde)   kullanılma potansiyelinin belirlenmesi  amaçlandı. CuInSe2  gibi 

üçlü ve dörtlü bileşenlerden  oluşan yarıiletkenler, düşük toksik etkili bileşenler  içermesi  ve 

yüksek dönüşüm verimleri nedeniyle fotovoltaik hücre olarak umut verici özellikler göstermektedir. 

Bu çalışmada çevre dostu düşük toksik etkili ve yüksek verimli güneş  pilleri elde  etmek  için 

CuInSe2,  CuGaSe2,  Cu(InGa)Se2   yarıiletken nanokristaller  sentezlendi. SEM, AFM ve SAX gibi 

tekniklerle yüzey ve boyut özellikleri incelendi. Alınan SEM ve AFM görüntüleri RESİM 2 ve 3’te 

gösterilmiştir. Bakır levhalara kaplayarak karanlık ortam,  UVB  lamba ve cıva lambası altındaki 

elektriksel direnç ölçümleri karşılaştırılarak elektriksel  iletkenliklerindeki değişimleri  

incelendi.  Hazırlanan bütün  örneklerin  elektriksel  dirençleri iki noktadan  alınan akım voltaj  

ölçüleri ile yapıldı. CuInSe2 CuGaSe2 ve CuInGaSe2 örnekleri UVB lambası kullanılarak ışığa maruz 

bırakıldığında, maruz bırakılan süre ile üstsel  orantılı olarak direncinin azaldığı gözlendi.  Bu 

da maruz bırakılan süre ile iletkenliğinin arttığını göstermektedir.  Fakat en verimli sonuçlar 

CuInSe2 de görüldü.  Cıva lambası ile yapılan ölçüm  sonuçları diğer  ışık kaynağı ile elde edilen 

sonuçları desteklendi. Sonuç olarak CuInSe2, CuGaSe2 ve Cu(InGa)Se2 maddelerinin elektriksel 

özellikleri ve test sonuçları incelendi. Bu sonuçlar karşılaştırıldığında güneş  pillerinde 

materyal olarak kullanılması en uydun olan maddenin  CuInSe2  olduğu  belirlendi. CuInSe2  

maddesinin  yeni nesil güneş pillerinde umut vaat ettiği  yapılan testlerle  kanıtlandı. Ayrıca 

yapılan SEM ve AFM testleriyle  boyutlarının ideal ölçülerde olduğu belirlendi.