Wyniki 1-10 spośród 18 dla zapytania: authorDesc:"PIOTR PANEK"

Wpływ parametrów warstw i elementów konstrukcyjnych krzemowego ogniwa słonecznego na jego charakterystykę spektralną DOI:10.15199/13.2015.8.5


  Charakterystyka spektralna SR(λ) ogniwa słonecznego należy do jednej z podstawowych zależności umożliwiającej dokładny pomiar gęstości fotoprądu w zależności od natężenia promieniowania elektromagnetycznego o danej długości fali, padającego na ogniwo na daną powierzchnię [1]. Znajomość wartości SR(λ) w danym przedziale długości fali promieniowania nie tylko pozwala na bezpośrednie obliczenie gęstości prądu zwarcia ogniwa, a także umożliwia ocenę wydajności procesu fotowoltaicznego dla danego obszaru ogniwa poprzez możliwość obliczenia wartości zewnętrznej (EQE) lub wewnętrznej (IQE) sprawności kwantowej zgodnie z zależnością: SR(λ) = Jsc/Pin(λ) = (qλ/hc) EQE(λ) = (qλ/hc) IQE(λ) (1-Rref) (1) Występująca w powyższym wzorze wartość sprawność kwantowej ogniwa słonecznego określa bezpośrednio stosunek ilości wygenerowanych i rozdzielonych par elektron - dziura do ilości fotonów o danej długości fali padających na powierzchnię ogniwa [2]. Wartość natężenia promieniowania dla danej długości fali jest związana ze strumieniem fotonów zależnością: (2) gdzie: Jsc - gęstość prądu zwarcia ogniwa słonecznego, Pin(λ) - natężenie promieniowania, q - ładunek elementarny, λ - długość fali promieniowania, h - stała Plancka, c - prędkość propagacji fali w próżni, EQE(λ) - zewnętrzna spraw- ( ) N ()  P  h c in ph = ność kwantowa, IQE(λ) - wewnętrzna sprawność kwantowa, Rref - współczynnik odbicia promieniowania, Nph(λ) - ilość fotonów dla danej długości fali padających na jednostkę powierzchni ogniwa w czasie jednej sekundy. Zależności (1) nie można stosować w przypadku oświetlenia ogniwa słonecznego światłem skoncentrowanym, gdyż mamy wtedy do czynienia z sytuacją znacznej różnicy koncentracji nadmiarowych nośników mniejszościowych ładunku w porównaniu z koncentracją nośników większościowych. Dokładność pomiaru Jsc(λ) ogniwa zależy przede wszystkim od klasy monochroma[...]

Warstwy zabezpieczające ogniw słonecznych nanoszone w niskiej temparaturze


  Przyrządy półprzewodnikowe, jakimi są ogniwa fotowoltaiczne, muszą być zabezpieczone przed szkodliwym wpływem czynników zewnętrznych. Stosuje się do tego celu różnego rodzaju warstwy zabezpieczające. Obecnie najpopularniejsze warstwy zabezpieczające to wszelkiego typu polimery. Najczęściej stosuje się octan polietylenowo winylowy EVA (Ethylene-Vinyl-Acetate). Ogniwa słoneczne zabezpiecza się w postaci modułów, które powstają w procesie laminacji w podwyższonej temperaturze i w obecności próżni. Innym ważnym elementem modułu jest przednia szyba zabezpieczająca moduł mechanicznie. Szyba taka jest bardzo odporna mechanicznie (szkło hartowane), ale jednocześnie jest bardzo ciężka. Z tego powodu czasami jest ona eliminowana z modułu fotowoltaicznego. Zastępowana jest innym materiałem, na przykład blachą aluminiową na tylnej części modułu. Eksperyment Wszystkie badania dotyczące przedsta-wionych sposobów laminacji niskotempera-turowej przeprowadzono w Laboratorium Fotowoltaicznym Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN (LF IMIM PAN) w Kozach. Ogniwo referencyjne stosowane do pomiarów charakterystyk prądowo-napięciowych skalibrowano w Institute für Solarenergieforschung w Hameln Emmerthal (Niemcy). Typowy proces laminacji ogniw słonecznych składa się z 7 etapów, zależnych od stosowanej technologii, sprzętu oraz użytych materiałów. Natomiast prowadzone badania składały się z 4 zasadniczych kroków pokazanych na rys. 1. Materiałem bazowym użytym do badań w niniejszej pracy były:  płyty [...]

Inżynieria kontaktu metalicznego ogniwa fotowoltaicznego z emiterem wysokorezystywnym


  Dynamiczny rozwój fotowoltaiki, a co za tym idzie wzrost produkcji i sprzedaży ogniw fotowoltaicznych związany jest z ciągłym podnoszeniem sprawności konwersji fotowoltaicznej ogniw, a także z systematycznym spadkiem ich cen [1-3]. Badania naukowe w obszarze fotowoltaiki koncentrują się na trzech aspektach: redukcji kosztów, podnoszeniu sprawności oraz szukaniu nowych materiałów bądź rozwiązań. Jednym ze sposobów na podniesienie sprawności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego jest dalsze dopracowywanie procesu wytwarzania przedniej elektrody metalicznej. Redukcja ilości pasty metalicznej koniecznej do jej wytworzenia, a co za tym idzie mniejsze przykrycie powierzchni aktywnej ogniwa oraz zmniejszenie powierzchni pod kontaktem - gdzie rekombinacja jest wysoka - przyczynia się, bądź to do zmniejszenia kosztów produkcji, bądź to do podniesienia sprawności konwersji. Przy obecnym poziomie cen ogniw każda najmniejsza nawet oszczędność jest interesująca. Szczególnie dotyczy to produkcji wielkoseryjnej gdzie efekt skali przekłada się na zyski. Innym powodem dla którego dalsze prace nad udoskonaleniem procesu wytwarzania elektrod są konieczne jest coraz powszechniejsze st[...]

Wpływ parametrów sitodruku na geometrię przedniej elektrody metalicznej ogniwa fotowoltaicznego


  Fotoowltaika - także w naszym kraju - zaczyna być postrzegana, jako alternatywne źródło energii odnawialnej [1]. Ogniwa słoneczne są coraz popularniejszym źródłem energii elektrycznej [2, 3]. Do wzrostu popularności ogniw słonecznych przyczynił się między innymi stały spadek cen. Jednym ze sposobów na podniesienie sprawności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego jest dalsze dopracowywanie procesu wytwarzania przedniej elektrody metalicznej. Nowoczesna elektroda przednia to taka, która z jednej strony w jak najmniejszym stopniu zakrywa przednią (aktywną) powierzchnię ogniwa, a z drugiej strony pozwala na dalszą redukcję ilości materiału potrzebnego do jej wytworzenia. Zmniejszenie powierzchni elektrody przyczynia się do wzrostu jego sprawności konwersji energii, mniejsza powierzchnia elektrody to mniejsze zacienienie oraz zmniejszenie obszaru pod elektrodą, dla którego rekombinacja jest bardzo wysoka. Nie bez znaczenia jest także aspekt ekonomiczny. Przy produkcji wielkoseryjnej każda oszczędność materiału przekłada się na spadek ceny gotowego ogniwa. Biorąc pod uwagę obecne ceny past metalicznych na bazie srebra, zyski mogą być tym większe im większa jest skala produkcji. Tym samym inżynieria kontaktu przedniego ogniwa jest nadal interesującym problemem badawczym z zakresu technologii ogniw słonecznych. Prace doświadczalne W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wytwarzania przedniej elektrody metalicznej krzemowego ogniwa słonecznego metodą sitodruku. Prace badawcze skoncentrowano na takiej modyfikacji parametrów mechanicznych procesu s[...]

Charakterystyka optoelektroniczna wysokosprawnych ogniw słonecznych na bazie krzemu krystalicznego otrzymywanych w procesie kwasowej teksturyzacji powierzchni


  Teksturyzacja powierzchni krzemu jest jednym z kluczowych elementów produkcji ogniw słonecznych. Przeprowadzana jest w celu usunięcia warstwy zdefektowanej i wytworzenia mikrostruktury powierzchni zatrzymującej promieniowanie słoneczne wewnątrz materiału poprzez wielokrotne odbicie. Teksturyzacja chemiczna jest szeroko stosowana w sektorze PV ze względu na jej niski koszt [1]. Również ze względu na redukcję kosztów stosowany jest tańszy krzem multikrystaliczny (mc-Si). Płytki mc-Si trawione są tylko w roztworach kwasowych, ponieważ wówczas teksturyzacja przebiega izotropowo, przez co nie generują się niekorzystne uskoki na granicach ziaren. Dodatkowo usuwanie warstwy zdefektowanej i teksturyzacja odbywają się w jednym etapie [3, 4]. Teksturyzacja powierzchni odbywa się w roztworach kwasowych na bazie HF i HNO3 z zastosowaniem odpowiednio dobranego rozpuszczalnika. Skład roztworu dobierany jest na podstawie trójkąta stężeń w układzie HF-HNO3- rozpuszczalnik (rys. 1). Celem pracy było zbadanie zależności stosunku objętościowego HF/HNO3, jak i wpływu stosowanego rozpuszczalnika na zmianę morfologii powierzchni krzemu multikrystalicznego, która skutkować będzie w optymalnych parametrach optoelektronicznych wytworzonych ogniw słonecznych. CH3COOH i wodę dejonizowaną. W celu umożliwienia porównania wpływu stężenia kwasów zawartych w roztworze stężenie rozpuszczalnika pozostało niezmienne i wynosiło 20% objętości całego roztworu. Czas procesu wynosił 60 sekund. Jako próbkę [...]

Właściwości aplikacyjne amorficznych warstw na bazie krzemu podwyższające sprawność ogniw słonecznych


  Dzięki efektowi fotowoltaicznemu w półprzewodnikach, promieniowanie słoneczne może być bezpośrednio przetwarzane na energię elektryczną. Pod wpływem promieniowania słonecznego absorbowanego przez półprzewodnik z barierą potencjału (złącze p-n, p-i-n, heterozłącze) następuje generacja ujemnego (elektronu) i dodatniego (dziury) ładunku. Ładunki te są rozdzielane przez barierę potencjału i zbierane na elektrodach zewnętrznych. Absorpcja przeważającej części promieniowania słonecznego, padającego na ogniwo, następuje w obszarze krzemu typu n, zwanym emiterem. Obszar krzemu typu p, zwany jest kolektorem i wraz z emiterem oraz dwoma elektrodami - przednią i tylną, stanowią najważniejsze elementy składowe ogniwa fotowoltaicznego. Dodatkowym elementem ogniw jest - nie mniej istotna - warstwa przeciwodblaskowa, antyrefleksyjna (ARC - antireflective coating), którą nanosi się na powierzchnię emitera. Jak nazwa wskazuje, jej zasadnicza rola polega na maksymalnym zmniejszaniu odbicia promieniowania słonecznego padającego na ogniwo, dzięki czemu uzyskuje się wzrost sprawności ogniwa. Absorpcja promieniowania oraz rozkład spektralny widma słonecznego znacznie ogranicza grupę materiałów półprzewodnikowych, nadających się do zastosowań w konwersji fotowoltaicznej. Aby wykorzystać jak największą część widma słonecznego, przerwa energetyczna Eg danego półprzewodnika powinna być jak najmniejsza. Jednocześnie wiadomo, że większa przerwa energetyczna umożliwia uzyskanie wyższego napięcia fotoelektrycznego. Właśnie z tego powodu, bardzo istotną kwestią przy projektowaniu baterii słonecznej, jest optymalizacja dopasowania czułości spektralnej fotoogniwa do charakterystyki widmowej promieniowania. Największą czułość widmową fotoogniwa można uzyskać poprzez zrównanie grubości obydwu obszarów złącza p-n z długościami dróg dyfuzji nośników, a także maksymalne wydłużenie tych dróg [1]. Istotną rolę odgrywa także odbicie światła od powierzchni stosowanyc[...]

Domieszkowanie donorowe Si ze źródła ciekłego do zastosowania w produkcji ciągłej ogniw słonecznych


  Ekonomiczny wymóg ciągłego wzrostu efektywności w produkcji ogniw słonecznych implikuje stosowanie procesów produkcji liniowej. Ogniwo słoneczne na bazie krzemu krystalicznego jest przyrządem półprzewodnikowym charakteryzującym się bardzo dużą powierzchnią frontową, wynoszącą 235,9 cm2 dla typowego 6 calowego pojedynczego elementu wytwarzanego przez przemysł fotowoltaiczny. Ponadto wzrost powierzchni ogniwa przy jednoczesnym spadku jego grubości poniżej 150 μm wymusza stosowanie metod produkcji w których płytka bazowa ogniwa jest umieszczona na taśmie transportowej. Najważniejszym etapem procesu technologicznego wytwarzania ogniwa jest formowanie złącza p-n, którego głębokość położenia jak i poziom koncentracji domieszki donorowej ma decydujący wpływ na parametry elektryczne ogniwa. Stosowany przeważnie proces domieszkowania Si typu p ze źródła POC l3 jest zasadniczo bardzo trudny do realizacji w warunkach produkcji liniowej. Wytworzenie emitera ze źródła POC l3 pociąga za sobą konieczność stosowania specjalnych pieców dyfuzyjnych jak i pełnego nadruku pasty Al na tył płytki Si w celu kompensacji domieszki typu n. Procesy liniowe dyfuzji są nieustannie w polu zainteresowania przemysłu fotowoltaicznego [1], jak i ośrodków badawczych [2].Powyższe zagadnienia są źródłem zainteresowania wielu ośrodków badawczych ze względu na możliwości zwiększenia wydajności typowych linii produkcyjnych ogniw słonecznych na bazie krzemu krystalicznego, obniżenia kosztów uruchomienia produkcji ogniw, możliwości domieszkowania cienkich warstw i płytek Si o dużej powierzchni i grubości poniżej 100 μm oraz precyzyjnego kształtowania profilu domieszki, co umożliwia osiągnięcie wyższych wartości współczynnika konwersji fotowoltaicznej [3,4]. Nie jest to całkowicie nowa idea, natomiast jej praktyczne stosowanie nie jest udokumentowane w literaturze a uzyskane wyniki są traktowane jako poufne. Problemy wynikające z zastosowania tej metody to u[...]

Quasi-elastyczne mozaikowe taśmy fotowoltaiczne DOI:10.15199/ELE-2014-109


  Rynek produktów fotowoltaicznych mimo kryzysu ekonomicznego nadal przeżywa ciągły wzrost produkcji oraz staje się coraz powszechniej stosowanym alternatywnym źródłem energii na świecie [1]. Przemawiają za tym głównie czynniki dotyczące ochrony środowiska naturalnego, jak również czynniki ekonomiczne oraz bezpieczeństwa energetycznego. Ciągły rozwój tej dziedziny przyczyni się także do stałego spadku cen modułów w relacji USD/Wp [2]. Jednakże dotyczy on najpowszechniej produkowanych oraz stosowanych baterii słonecznych w postaci modułów fotowoltaicznych o standardowych wymiarach, które stosowane są w typowych instalacjach produkujących energie elektryczną. Tego typu moduły konstruowane są w oparciu o ramy aluminiowe oraz zabezpieczające szyby ze szkła hartowanego o wysokiej transmisji dla światła słonecznego. Pojawia się jednak wiele dziedzin, w których od baterii słonecznych wymaga się przede wszystkim niskiej wagi i elastyczności. Należą do nich układy zasilania na potrzeby wojska oraz systemy wykorzystywane w sytuacjach kryzysowych. Autorzy przedstawili już koncepcje takich właśnie baterii przy czym pierwotnie zakładano stworzenie taśmy wyposażonej w elektronikę wykonawczą oraz stworzenie specjalnej maty PV [3]. W niniejszym artykule przedstawiono pierwsze badania dotyczące wykonania elastycznej taśmy fotowoltaicznej. Eksperyment Cięcie ogniw o dużej powierzchni na małe struktury Laboratorium Fotowoltaiczne IMIM PAN posiada opracowaną technologię wytwarzania ogni[...]

Wykorzystanie mikroskopii sił atomowych w badaniach nad formowaniem powierzchni krzemowych ogniw słonecznych

Czytaj za darmo! »

Olbrzymi wpływ na sprawność krzemowych ogniw słonecznych ma stan powierzchni płytki podłożowej. Powszechnie stosowanym zabiegiem podnoszącym stopień konwersji energii słonecznej na elektryczną jest teksturyzacja powierzchni krzemu. Jednak tego typu strukturę można przede wszystkim wytworzyć poddając procesowi trawienia krzem monokrystaliczny. W przypadku powszechnie stosowanego obecnie do w[...]

Wytwarzane metodą laserową kontakty punktowe Al-Si w aspekcie zastosowania w ogniwach słonecznych na bazie krzemu krystalicznego


  Najważniejszym obszarem prac rozwojowo-badawczych w dziedzinie krzemowych ogniw słonecznych jest osiągnięcie jak najwyższego współczynnika konwersji fotowoltaicznej przy minimalizacji grubości płytki krystalicznej. Redukcja grubości stwarza istotny problem wynikający z faktu, że używana do uzyskania tylnego kontaktu cienka warstwa aluminium o grubości około 25 μm, nanoszona metodą sitodruku, w związku z różnicą współczynnika rozszerzalności cieplnej wynoszącego dla Si - 2,35·10-6 K-1 a dla Al - 25,3·10-6 K- 1, powoduje wyginanie się płytki, przez co limit jej grubości umożliwiającej wytworzenie ogniwa w tej technologii jest określany na 200 μm [1]. Ponadto wytwarzana tylna warstwa Al posiada w zakresie fal długich współczynnik odbicia zaledwie na poziomie 70…80% oraz umożliwia jedynie redukcję prędkości rekombinacji powierzchniowej (SRV) na tylnej powierzchni do wartości około 500 cm/s [2]. Biorąc pod uwagę powyższe fakty, jednym z rozwiązań jest pasywacja tylnej powierzchni ogniwa i wytwarzanie kontaktów punktowych, co pozwala na zachowanie dużej frakcji tylnej powierzchni z warstwą pasywującą. Uwodorniona warstwa krzemu amorficznego (a-Si) zastosowana na Cz-Si, typu p, o rezystywności 6…9 Ωcm, umożliwia po wygrzaniu niskotemperaturowym redukcję SRV do 30 cm/s [3], a nawet jest możliwe uzyskanie wartości na niewiarygodnie niskim poziomie 3 cm/s na Si typu p o rezystywności 1,6 Ωcm i 7 cm/s na Si typu p o rezystywności 3,4 Ωcm [4]. Aplikacja a-Si w strukturę ogniwa krystalicznego pociąga jednak za sobą komplikacje w sekwencyjności jego wytwarzania, a mianowicie konieczność eliminacji dalszych procesów wysokotemperaturowych w których warstwa a-Si ulega mikrokrystalizacji. Jedynym rozsądnym rozwiązaniem wydaje się w tym przypadku wytworzenie kontaktów punktowych metodą laserową (rys. 1). Rys. 1. Schemat ogniwa słonecznego z sekwencją kontaktów punktowych wytworzonych impulsem prom[...]

 Strona 1  Następna strona »