Wyniki 1-10 spośród 23 dla zapytania: authorDesc:"MAREK LIPIŃSKI"

Krzemowe nanostruktury dla ogniw słonecznych

Czytaj za darmo! »

Fotowoltaika jest jedną z najbardziej dynamicznie rozwijających się dziedzin technologii. Cała obecna produkcja ogniw oparta jest na krzemie mono- i multikrystalicznym. Dla modułów zbudowanych z tego typu ogniw istnieje jednak limit cenowy spowodowany kosztami materiałowymi płytek krzemowych, szyb, itp. Ogniwa te należące do tzw. pierwszej generacji będą w najbliższych latach wypierane przez ogniwa cienkowarstwowe, które ze względu na mniejsze zużycie materiału bazowego mogą pozwolić na dalsze zmniejszenie stosunku cena/moc. Jednak w dalszej perspektywie ogniwa te również mogą nie osiągnąć odpowiednio niskiego poziomu ceny, aby mogły być konkurencyjne dla energii konwencjonalnej, gdyż sprawność tych ogniw może okazać się zbyt niska (sprawność obecnie produkowanych ogniw cienkowarstwowych wynosi 10…15%). Teoretyczny limit sprawności Shockley’a-Queisser’a dla ogniwa jednozłączowego wynosi 31,0% dla światła słonecznego nieskoncentrowanego i 40,8% dla światła maksymalnie skoncentrowanego (Cmax = 46050), dla optymalnej szerokości przerwy energetycznej. Rekordowa sprawność konwersji dla krzemu monokrystalicznego FZ wynosi 25% dla ogniwa PERC opracowanego w laboratorium UNSW. Wartość ta nie odbiega znacznie od limitu dla ogniwa jednozłączowego dla krzemu (Eg =1,12 eV). Termodynamiczne limity są natomiast znacznie wyższe i wynoszą 67 i 87% w zależności od koncentracji światła [1]. Duża różnica pomiędzy limitami termodynamicznymi, a limitami dla ogniwa jednozłączowego spowodowana jest głównie przez dwa czynniki: fotony o energii mniejszej od przerwy energetycznej Eg nie generują nośników, natomiast wzbudzone nośniki przez fotony wysokoenergetyczne oddają nadmiar swojej energii fononom (termalizacja gorących nośników) zanim zostaną one zebrane przez kontakty ogniwa. Wyeliminowanie tych dwóch strat jest wyzwaniem dla opracowania nowego typu ogniw, których sprawności mogłyby osiągnąć wartości porównywalne z limitami[...]

Texturization of polycrystalline silicon by metal assisted chemical etching

Czytaj za darmo! »

Cell reflectance is one of the factors influencing the efficiency of silicon solar cells. Therefore, the reduction of optical losses can significantly improve the efficiency of the solar cell. At present, the monocrystalline silicon wafers with (100) crystallographic orientation are textured by an anisotropic alkaline chemical etching. However, this method is not suitable for polycrystalline silicon due to different crystallographic orientations of the crystal grains. On the other hand, an isotropic acidic texturization based on a HF/HNO3 etching solution gives better results for polycrystalline silicon because every grain orientation is etched with the same rate. Unfortunately, isotextured mc-Si solar cells still suffer from high surface reflection. The new method of texturization is based on metal-assisted chemical etching (MAE). It was shown that MAE can produce the black silicon with very low surface reflectivity [1]. It is based on the deposition of metal clusters (Au, Ag, Pt, Pd) as catalyst for chemical etching in a solution containing HF acid and an oxidizing agent [1÷8]. In this work, palladium is deposited as a catalytic metal by immersing silicon wafers in PdCl2 aqueous solution [9÷12]. A metal assisted etching in HF:H2O2:H2O forms a porous Si. The consecutive chemical etching based on HF:HNO3 solution change the porous structure into the textured surface, which is more convenient for solar cells than the porous layer. EXPERIMENT AL AND RESU LTS Palladium clusters deposition The p type polycrystalline silicon wafers with resistivity ρ of 0.5 to 2 &#[...]

Charakteryzacja krzemowych kropek kwantowych w wielowarstwowych strukturach azotku krzemu


  W koncepcji ogniw trzeciej generacji [1] materiałem bazowym jest krzem w postaci kropek kwantowych umieszczonych w dielektryku SiO2, Si3N4 lub SiC tworzących tzw. supersieć kwantową [2-5]. Inżynieria szerokości przerwy energetycznej takiego materiału poprzez wytwarzanie kropek Si o określonych rozmiarach, jednorodnie rozmieszczonych w dielektryku w określonej odległości może dostarczyć takich materiałów, które są idealnie dopasowane dla ogniwa tandemowego o określonej liczbie ogniw. W najprostszym przypadku rozpatruje się ogniwo dwuzłączowe składające się z ogniwa zwykłego krzemowego i drugiego ogniwa zbudowanego z super sieci kwantowej o szerokości przerwy energetycznej 1,7 eV, złożonej z krzemowych kropek kwantowych o średnicy 2 nm. Ogniwa te są połączone ze sobą szeregowo złączami tunelowymi. W przypadku ogniwa tandemowego złożonego z trzech ogniw, dwa ogniwa są z supersieci kwantowych o szerokości przerwy energetycznej 2 eV i 1,5 eV odpowiednio. Ogniwa te połączone są ze sobą złączami tunelowymi również z supersieci kwantowych. Dla nieskończonej liczby złączy pracujących niezależnie ηmax = 86,8% i 69% dla światła skoncentrowanego, nieskoncentrowanego odpowiednio. Eksperyment Badane struktury Celem pracy było zbadanie właściwości optycznych wielowarstwowych krzemowych struktur kwantowych zbudowanych z krzemowych kropek kwantowych zanurzonych w warstwach azotku krzemu. Warstwy azotku krzemu SiNx:H wytwarzano metodą PECVD w urządzeniu Plasmalab System 100 firmy Oxford Plasma Technology znajdującego się w ITE Warszawie. Do wzbudzenia plazmy generatora w.cz. 13,56 MHz. W procesach osadzania stosowano: 5% s[...]

Teksturowanie krzemu metodą trawienia chemicznego z użyciem katalicznego palladu


  Współczynnik odbicia światła od powierzchni ogniwa słonecznego jest jednym z najważniejszych parametrów mających znaczny wpływ na wielkość sprawności konwersji fotowoltaicznej. Dlatego też żeby obniżyć straty związane z odbiciem światła od powierzchni ogniwa, powierzchnię płytki krzemowej poddaje się procesowi teksturowania. Obecnie monokrystaliczne płytki krzemowe o orientacji krystalograficznej (100) są teksturowane metodą anizotropowego trawienia chemicznego w roztworach alkalicznych. Jednakże metoda ta nie jest efektywna dla krzemu polikrystalicznego z powodu różnie zorientowanych ziaren krystalitów. Lepsze wyniki uzyskuje się metodą trawienia kwasowego opartego na roztworach HF/ HNO3, które pozwala na uzyskiwanie w miarę jednorodnych powierzchni. Powierzchnie teksturowane kwasowo charakteryzują się jednak dość znacznym odbiciem światła. Ponadto metoda trawienia kwasowego jest ograniczona tylko do płytek krzemowych typu as cut, które posiadają mikropęknięcia wprowadzone przez proces cięcia bloków krzemowych. Metoda ta daje bardzo złe wyniki jeśli stosuje się ją do taśm polikrystalicznych, które nie posiadają tego typu defektów. Nowa metoda teksturowania oparta jest na trawieniu chemicznym z użyciem katalicznego metalu [1-11]. Zostało już pokazane, że metoda MAE (Metal-Assisted Chemical Etching) pozwala na uzyskanie czarnego krzemu z bardzo małym współczynnikiem odbicia światła [1]. Oparta jest na osadzaniu na powierzchni krzemu metalicznych klasterów (Au, Ag, Pt, Pd), które są katalizatorem trawienia chemicznego w rozworach zawierających kwas fluorowodorowy HF i utleniacz, jak np. kwas HNO3 lub wodę utlenioną H2O2. W pracy tej katalizatorem jest pallad nakładany na powierzchnię płytek Si przez ich zanurzenie w wodnym roztworze chlorku palladu PdCl2. Trawienie płytek pokrytych palladem w rozworach HF: H2O2:H2O lub HF:HNO3:H2O powoduje powstanie krzemu porowatego. W wyniku następnego trawienia w roztworze KOH lub HF:HNO[...]

Warstwa azotku krzemu jako warstwa antyrefleksyjna i pasywująca dla krzemowych ogniw słonecznych


  Krzem krystaliczny jest najważniejszym materiałem w produkcji ogniw słonecznych. Około 60% rynku produkowanych ogniw oparte jest na krzemie multikrystalicznym i około 30% na krzemie monokrystalicznym. Dzięki dużemu postępowi w technologii ogniw, różnica pomiędzy sprawnościami ogniw wykonanych z obydwu materiałów uległa znacznemu zmniejszeniu. Najważniejszymi ulepszeniami wprowadzonymi w procesie technologicznym wytwarzania ogniw z krzemu multikrystalicznego w ciągu ostatnich kilkunastu lat było zastąpienie teksturyzacji powierzchni wytwarzanej metodą anizotropowego trawienia w roztworach alkalicznych (np. w KOH) przez teksturę tzw. kwasową, wytwarzaną metodą trawienia kwasowego oraz zastąpienie antyrefleksyjnych warstw (ARC) z TiOx przez warstwy uwodornionego azotku krzemu SiNx:H. Proces wytwarzania ogniw słonecznych najczęściej składa się z kilku etapów przedstawionych w tab. 1. Każdy z etapów może być realizowany w różny sposób: - teskturowanie powierzchni, trawienie kwasowe, alkaliczne, reaktywne trawienie jonowe RIE, grawerowanie laserowe, - formowanie złącza - wygrzewanie w rurach kwarcowych płytek Si ze szkliwa PSG naniesionego ze źródła POCl3, lub wygrzewanie w piecach taśmowych płytek Si z naniesioną wcześniej warstwą fosforową, lub też poprzez zastosowanie techniki laserowej, - usuwanie pasożytniczego złącza z krawędzi poprzez trawienie chemiczne, plazmowe lub obecnie najczęściej stosowaną obróbkę laserową. Jako warstwę antyrefleksyjną najczęściej stosuje się obecnie warstwy SiNx:H nanoszone przy użyciu metody PECVD typu remote lub direct przy zastosowaniu urządzeń o dużej przepustowości i które można podzielić na kilka grup ze względu na częstotliwość generatora wzbudzającego plazmę tzn: niskiej (LF), wysokiej (HF), częstości radiowej (RF), bardzo wysokiej częstotliwości (VHF) i częstotliwości mikrofalowej (MW). Tab. 1. Etapy procesu technologicznego wytwarzania ogniwa krzemowego z użyciem techniki sito-druku [...]

Drgania silników pionowych

Czytaj za darmo! »

W silnikach elektrycznych poziomych mocowanych na łapach problem występowania nadmiernych drgań dotyczy głównie silników dwubiegunowych, o prędkości obrotowej ns=3000 obr/min. Przy mniejszych prędkościach obrotowych problemy nadmiernych drgań pojawiają się bardzo rzadko - tym rzadziej, im niższa jest prędkość obrotowa. Wynika to z oczywistego faktu, że siła odśrodkowa niewyważenia powodując[...]

Teksturowanie krzemu metodą trawienia chemicznego ze wspomaganiem katalizatora metalicznego w zastosowaniu dla ogniw słonecznych

Czytaj za darmo! »

Uzyskanie niskiego współczynnika odbicia światła R(λ) w szerokim zakresie długości fal, jest kluczem do uzyskania wysokiej sprawności ogniwa słonecznego. Teksturowanie powierzchni krzemu jest prostą i skuteczną metodą obniżającą odbicie światła. Na krzemie monokrystalicznym o orientacji krystalograficznej (100) anizotropowe trawienie w alkalicznych roztworach (np. w roztworze KOH) wytwarza teksturę w postaci mikronowych piramid ograniczonych ścianami (111). Obecny przemysł fotowoltaiczny stosuje jednak głównie krzem multikrystaliczny mc-Si. Ponieważ ziarna krystalitów mc-Si mają różne orientacje, trawienie anizotropowe nie daje tak dobrych rezultatów jak w przypadku krzemu monokrystalicznego. W wyniku trawienia w KOH powierzchnia jest niejednorodna i występują uskoki pomiędzy ziarnami. Dlatego też obecnie w produkcji masowej ogniw mc-Si stosuje się izotropowe trawienie kwasowe w roztworach HF/HNO3, które pozwala uzyskać jednorodne tekstury o mniejszym współczynniku odbicia R(λ) w porównaniu z trawieniem w KOH. Odbicie tekstury kwasowej jest jednak nadal na tyle wysokie, że w istotny sposób ogranicza sprawność produkowanych ogniw słonecznych. Dlatego też istnieje pilna potrzeba opracowania nowej metody teksturowania. Praca prezentuje nową metodę teksturyzacji krzemu mc-Si: Trawienie chemiczne z wykorzystaniem cząstek metalu MAE (Metal Assisted Chemical Etching) [1-6]. Metoda ta polega na osadzeniu cząstek metalu (Au, Ag, Pt, Pd), a następnie trawieniu chemicznym w roztworze zawierającym kwas fluorowodorowy HF oraz utleniacz np. H2O2, HNO3. Cząstki metalu spełniają rolę katalizatora w procesie trawienia. Przy użyciu MAE uzyskuje się krzem porowaty o prawie zerowym odbiciu tzw. czarny krzem. Dla takich powierzchni nie udało się jednak uzyskać poprawy sprawności, gdyż wraz z rozwinięciem powierzchni wzrasta również prędkość rekombinacji powierzchniowej. Bardziej odpowiednie dla ogniw słonecznych są powierzchnie makro[...]

Problemy nadmiernych drgań silników dwubiegunowych

Czytaj za darmo! »

Pomimo szerokiej wiedzy na temat silników elektrycznych zagadnienie podwyższonych wibracji w maszynach wysokoobrotowych (prędkość znamionowa  3000 obr./min) nie jest szeroko opisywane. Artykuł omawia czynniki mające wpływ na poziom drgań, a w szczególności przedstawia wpływ konstrukcji na charakterystykę pracy silnika. Abstract. Despite broad knowledge about electric motors problem of increased vibrations in machines with high rotation speed (nominal speed  3000 rpm) is not widely described. Article introduces factors influencing vibration level, in particular impact of motors’ design on work characteristics. (Factors influencing vibration level of two-poles electric motors) Słowa kluczowe: silnik elektryczny, wibracje, pomiary, Key words: electric motor, vibrations, measurements Wstęp W silnikach elektrycznych poziomych, mocowanych na łapach problem występowania nadmiernych drgań dotyczy głównie silników dwubiegunowych o prędkości obrotowej ns=3000 obr/min. Przy mniejszych prędkościach obrotowych problem ten pojawia się bardzo rzadko, tym rzadziej im niższa jest prędkość obrotowa. Na drgania silnika zainstalowanego na stanowisku pracy wpływ mają:  posadowienie silnika,  sposób i dokładność sprzęgnięcia (wycentrowania)  konstrukcja silnika.  posadowienie układu silnik - maszyna napędzana. Posadowienie Przy posadowieniu sprężystym zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 60034-14 częstotliwość drgań własnych układu zawieszenia (w tym przypadku silnik z maszyną napędzaną i ramą ) powinna być mniejsza od 1/3 częstotliwości odpowiadającej prędkości roboczej silnika. Przy posadowieniu sztywnym sztywność ramy fundamentowej i fundamentu powinna być odpowiednia, aby poziom drgań na łapach silnika, lub na ramie w pobliżu łap nie przekraczał 25% największej prędkości drgań zmierzonej na najbliższym łożysku. Ponadto posadowienie powinno być pasywne tzn. aby było odpowiednio odizolowane od[...]

Antireflection coating with plasmonic metal nanoparticles for photovoltaic applications


  Photovoltaics is dynamically growing field of science and industry. Every year significant growth of installed power of photovoltaic systems is observed. Two major factors stand up against world wide popularity of PV: low efficiency and high production cost, which is mainly concerned with materials costs. Many technological and physical tricks have been implanted to the solar cells to improve their capabilities of conversion solar radiation into electricity. To deal with high materials costs photovoltaic thin film technology have been invented. One of the methods of improving cells efficiency is reduction of reflected and non-absorbed photons. Conventionally antireflection coating and surface texturisation is used for that matter. Texturisation of semiconductor surface means creating a few micron-high geometric figures, shapes on the surface to enable multiple reflection of light beams. For thin film technology implementation of surface texture is impossible due to size of figures exceeding total cell thickness. Here plasmonics as a new solution have been proposed. Plasmonics is a new branch of science which provides tools for confinement of light in nanoscale objects. Generally speaking special type of interaction of light with metallic objects is the origin of many phenomena. In the solar cells they can provide improvement of carriers generation due to near field around the object or efficient scattering of light and[...]

Plazmonika w fotowoltaice - próby aplikacji


  Fotowoltaika jest dynamicznie rozwijającą się dziedziną nauki i przemysłu o ogromnym potencjale. Aby fotowoltaika stała się powszechnym i opłacalnym źródłem energii elektrycznej, potrzebna jest wysoka sprawność ogniw słonecznych oraz redukcja jej kosztów pozyskania - np. koszty materiałowe. Potrzeba znacznej redukcji grubości ogniw doprowadziła do rozwoju technologii cienkowarstwowych ogniw, które mają nieco niższą sprawność niż "grube" ogniwa krzemowe. W przypadku ogniw cienkowarstwowych nie ma możliwości wytworzenia tekstury w celu lepszego pułapkowania światła, gdyż geometryczne rozmiary charakterystycznych piramid przekraczają całkowitą grubość ogniwa. Dlatego też duże nadzieje związane są z plazmoniką, która dostarcza odpowiednich metod pozwalających uzyskać zwiększenie absorpcji światła w półprzewodniku. Plazmonika to stosunkowo nowa dziedzina nauki i techniki zajmującą się związaniem światła, w strukturach metalicznych w skali nano. Zachodzi tu wiele ciekawych zjawisk, które mogą być zaaplikowane w wielu różnych dziedzinach. W przypadku fotowoltaiki nanocząstki metali reagując ze światłem mogą powodować rozpraszanie go w kierunku podłoża pod różnymi kątami wydłużając przy tym długość drogi optycznej lub wspomagać generację nośników, dzięki oddziaływaniu bliskiego pola wokół cząstek [1]. Ich właściwości zmieniają się w szerokim zakresie, co pozwala dostosować je do każdego rodzaju ogniw [2]. Poszukuje się także nowych łatwiejszych i tańsz[...]

 Strona 1  Następna strona »