SiPV

Kristal silisyum, yüksek verimlilik ve güvenilirliği bir arada sunar. Bu nedenle, fotovoltaik alanında çok geniş bir araştırma potansiyeli yelpazesine sahip bu teknolojiye hala hakimdir. ODTÜ-GÜNAM SiPV grubumuzun gücü, araştırmadan pilot üretime kadar üretim yeteneklerimizdeki yüksek düzeyde esnekliğe ve önde gelen uzmanlardan oluşan özel ekipten kaynaklanan verimli araştırma ortamımıza dayanmaktadır. ODTÜ-GÜNAM SiPV grubu, aşağıdaki başlıca silisyum güneş hücresi teknolojilerine odaklanmaktadır:

  • PERC/PERT/PERL Güneş Hücreleri

PERC, standart Al-BSF hücre mimarisinden önemli bir ilerleme getiren gelişmiş bir kristal silisyum güneş hücre teknolojisidir. PERC’in ötesinde PERT ve PERL güneş hücreleri olan başka c-Si teknolojileri de vardır. PERT, passive edilmiş emitör ve tamamen katklı arka anlamına gelir. PERL, passive edilmiş emitör ve local olarak katklı arka anlamına gelir ve hem PERC hem de PERT’nin avantajlarını hem pasifleştirilmiş arka tarafla hem de arka metal kontakların altındaki yerel olarak katkılanmış bölgelerle birleştirir ve iyi elektriksel teması sürdürürken rekombinasyonu azaltır.

  • IBC Güneş Hücreleri

Diğer tipler arasında interdijite arka kontak (IBC) güneş hücreleri, tüm metal kontaklar arka yüzeye yerleştirildiği için optik gölgeleme kayıplarını azaltmakta dikkate değer bir fırsat sunar. ODTÜ-GÜNAM, endüstriyel olarak uygulanabilir fabrikasyon yöntemleri ile IBC güneş hücreleri için şimdiden yüksek verimlilik değerlerine ulaşmış ve bunu daha da geliştirmeyi hedeflemektedir.

  • Pasive Kontak Güneş Hücreleri

Pasive kontak güneş hücreleri, metal kontakların c-Si emitörden fiziksel olarak ayrıldığı aygıtları ifade eder. En bilinen pasive kontak c-Si güneş hücresi yapısı, TOPCon veya POLO’dur. TOPCon/POLO, Si yüzeyini kimyasal olarak pasifleştirmek için ultra ince tünel silisyum dioksit katmanına ve Si yüzeyini alan etkili pasifleştirme ile aynı anda pasifleştiren ve bir tür fotojenere yüke karşı seçici olan yüksek katkılı polikristal silisyum (poli-Si) katmanına sahiptir. ODTÜ-GÜNAM’da tünel oksit, ıslak kimyasal işlemlerle veya düşük sıcaklıklı oksidasyon fırınları kullanılarak biriktirilebilmektedir. Katkılı poli-Si, plazma ile güçlendirilmiş kimyasal buhar biriktirme (PECVD) veya düşük basınçlı kimyasal buhar biriktirme (LPCVD) ile biriktirilebilmektedir. LPCVD katmanlarının ex-situ katkılanması, hem bor hem de fosfor katkılı atomların difüzyon katkılaması veya iyon implantasyonu ile elde edilebilmektedir.

  • SHJ Güneş Hücreleri

SHJ güneş hücre teknolojisi, diğer Si güneş hücre teknolojilerine göre çeşitli avantajlara sahiptir. ODTÜ-GÜNAM’da GünEr (Güneş Enerjisi) küme sistemi, ardışık biriktirmeler arasında vakum bozmadan a-Si, nanokristal Si, mikrokristal Si ve SHJ güneş hücrelerinin üretilmesine olanak sağlar. GÜNER küme sistemi, bir endüktif olarak eşleştirilmiş plazma (ICP) odası, üç ayrı kapasitif olarak eşleştirilmiş (CCP) odası, bir saçtırma kazanlarından oluşur. SHJ güneş hücrelerini imal etmek için sırasıyla a-Si:H ve ITO katmanlarını büyütmek için CCP ve saçtırma kazanları kullanılır.

ODTÜ-GÜNAM Kristal Silisyum Tabanlı Güneş Hücresi Laboratuvarları

GPVL, temiz oda ve metalizasyon laboratuvarı, ODTÜ-GÜNAM’daki c-Si araştırma çalışmalarının ana araştırma laboratuvarlarıdır.

GÜNAM Fotovoltaik Pilot Üretim Hattı (GPVL)

ODTÜ-GÜNAM’ın yaklaşık 600 m2 üretim alanına ve 100 dilim/saat üretim kapasitesine sahip GPVL tesisi, ağırlıklı olarak PERC/PERT/PERL/IBC tipi endüstriyel boyutlu silisyum güneş hücreleri üretebilmektedir. GPVL 20’den fazla araştırmacıyla silisyum diliminden güneş hücresine kadar tam entegre pilot üretim hattı olarak hizmet verebilir durumdadır. 

Hücre üretim hattında aşağıdaki ekipmanlar bulunmaktadır:

  • Mono dilim desenleme ve eklem izolasyonu amaçlı tam otomatik ıslak tezgahlar 
  • Tam alanlı p ve n-tipi katkılama amaçlı difüzyon fırınları 
  • P-tipi silisyumun Alumina (Al2O3) pasivasyonu amaçlı uzamsal atomik katman biriktirme sistemi (ALD)
  • Dielektrik (SixNy ve SiOxNy) kaplama prosesleri için PECVD ve a-Si büyütmek için LPCVD
  • Kontak açma ve malzeme kaldırma/kesme amaçlı pikosaniye lazer
  • Tam otomatik serigrafi ve fırınlama cihazı
  • Endüstriyel boyutta Si dilimlerine p ve n-tipi katkılama için iyon ekme sistemi
  • Metal buharlaştırma için PVD sistemi
  • Elektrokaplama (Ni/Cu/Ag)

GPVL binası ve altyapısı T.C. Kalkınma Bakanlığı destekleri ile kurulmuştur. PERC hücre üretim ekipmanı, TÜBİTAK tarafından desteklenen ve hücreden enerji santralı bileşenlerine kadar yerli ürünlerden oluşan bir güneş enerjisi santralı geliştirip kurulması amacını taşıyan MİLGES Projesi kapsamında finanse edilmiştir. 

Temiz Oda

ODTÜ-GÜNAM’ın temiz oda tesisi toplam 150 m2 laboratuvar alanı ile dört bölümden oluşmaktadır. Tesisin ana salonu kristal Si ve Si bazlı ince film üretim ekipmanları yer almaktadır. Islak kimyasal işleme ve optik litografi için ayrı odalar bulunmaktadır.

Litografi odasında, maske hizalayıcı, döndürmeli kaplayıcı, kurutma fırını içeren  fotolitografi ekipmanları mevcuttur.  Islak kimyasal işleme odasında Si dilimlerin paketten çıkarıldığı andan hücre olana kadar geçen süredeki tüm kimyasal işlemler yapılabilmektedir. Yüzey yapılandırma (texturing), yüzey pürüzsüzleştirme (saw damage removal), katkılama sonrası oksit kaldırma (PSG/BSG removal) ve standart temizlik işlemleri (RCA-1, RCA-2, vs.) yapılabilen işlemler arasındadır. Tüm bu işlemlerin yapılabildiği kimyasal odada 3 adet ıslak tezgah ve azot kurutucu bulunmaktadır.

Test ve karakterizasyon için temiz odadan bağımsız, ayrı bir alan oluşturulmuştur Bu alanda Sinton Yarıömür Test, Raman, Spektorskopik Elipsometre, Solar Simulator, Profilometre ve 4 Nokta Ölçüm cihazı bulunmaktadır

Temiz odada aşağıdaki ekipmanlar bulunmaktadır:

  • Mono dilim desenleme ve temizlik amaçlı ıslak tezgahlar 
  • p ve n-tipi katkılama amaçlı, yüksek sıcaklık difüzyon (POCl3 ve BCl3) fırınları
  • Oksitleme fırını 
  • SiNx kaplama için PECVD sistemi
  • Maske hizalayıcı, döndürmeli kaplayıcı ve kurutma fırını içeren fotolitografi işlem ekipmanı
  • Heteroeklem ve ince film Si hücre üretimi için küme cihazı
  • Reaktif iyon aşındırma cihazı (RIE)
  • Tek tarafı aşındırma cihazı
  • Oksijen plazma sistemi
  • Silisyum kaplama için e-demeti buharlaştırma sistemi
  • İnce filmlerin çizilmesi için nano-saniye lazer

Metalizasyon Laboratuvarı

Güneş hücresi üretiminin son aşaması metalizasyondur. Metalizasyon işlemi için endüstriyel bir yöntem olan serigrafi kullanılabildiği gibi, daha küçük boyutlardaki örnekler veya farklı gereksinimler için termal, fiziksel veya elekron demeti ile buharlaştırma gibi yöntemler de kullanılabilmektedir. ODTÜ-GÜNAM laboratuvarlarında tüm bu yöntemlerin kullanılabileceği cihazlar mevcut olup, metalizasyon işlemi ağırlıklı olarak serigrafi yöntemi ile yapılmaktadır. Serigrafi sırasında ipek örgüden yapılmış ekranlar kullanılarak örnek yüzeyine serilen metal pasta önce kurutulup, sonrasında yakma fırını yardımıyla yüksek sıcaklıkta aktive edilir. Metalizasyon laboratuvarında aşağıdaki ekipmanlar bulunmaktadır:

  • Serigrafi cihazı
  • Konveyor yakma fırını
  • Kapalı kurutma fırını
  • Termal buharlaştırma sistemi
  • Fiziksel buharlaştırma sistem
  • Elektron demeti buharlaştırma sistemi