Cienkowarstwowe ogniwa soneczne badania i rozwj Maciej Sibiski

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne – badania i rozwój Maciej Sibiński

Plan prezentacji • • Typy i właściwości ogniw słonecznych Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne Badania prowadzone na Politechnice Łódzkiej Trendy i kierunki dalszego rozwoju. 2

1839 - Edmund Becquerel zauważa zjawisko generacji nośników prądu elektrycznego w niektórych materiałach poddanych naświetlaniu 1954 - pierwsze ogniwo półprzewodnikowe, monokrystaliczne (Si Cd. S) o sprawności 6% -era zastosowań kosmicznych 1975 - pierwsze zastosowania komercyjne (kryzys paliwowy) 1990 - początek prac nad tanimi, cienkowarstwowymi ogniwami heterozłączowymi 3

K. Cathpole, M. Green “Third generation photovoltaics”. Optoelectronics and Microelectronic Materials and Devices 2002, ss 59 -65 4

Podstawowe bariery na drodze rozwoju ogniw słonecznych • Bariery technologiczne związane z parametrami ogniw wynikającymi z ich budowy i praw fizyki (niska sprawność, ograniczona liczba aplikacji) • Bariery rynkowe dotyczące wprowadzenia zestawów ogniw słonecznych do sprzedaży jako atrakcyjnego produktu innowacyjnego (zbyt wysoka cena) • Ograniczenia psycho-socjologiczne związane ze zmianą sposobu myślenia o fotowoltaice w grupie odbiorców energii elektrycznej oraz zmianą uregulowań prawnych.

Prace z zakresu fotowoltaiki prowadzone w Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej. • Kostruowanie nowych typów cienkowarstwowych ogniw słonecznych. • Opracowanie technologii wytwarzania ogniw. • Pomiary i optymalizacja parametrów opotoelektroniczych ogniw. • Badania eksploataycyjne instalacji fotowoltaicznej modułów różnych typów.

Badania strukturalne, optymalizacja konstrukcji i symulacje cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Zdjęcie AFM powierzchni warstwy Cd. Te po rekrystalizacji Zdjęcie rekrystalizowanej powierzchni warstwy Cd. Te pow 35 000 razy 7

Konstrukcja i technologia wykonania ogniwa Cd. S/Cd. Te na elastycznej folii metalowej – proponowana konfiguracja przyrządu. Hermetyzacja struktury poprzez laminację folią PET Podłoże – folia molibdenowa 100μm Naparowana i rekrystalizowana warstwa emitera Cd. S Warstwa bazy Cd. Te nałożona metodą sitodruku a następnie rekrystalizowana

Wykonanie ogniw Cd. S/Cd. Te na podłożach elastycznych w konfiguracji prostej Konstrukcja i technologia wykonania ogniwa Cd. S/Cd. Te na elastycznej folii metalowej – wykonanie bazy Cd. Te Rekrystalizacja

Wykonanie ogniw Cd. S/Cd. Te na podłożach elastycznych w konfiguracji prostej Konfiguracja prosta na folii polimerowej: UPILEX, Kontakt bazowy, Baza, Emiter, hermetyzacja Baza Cd. Te 2µm Kontakt bazowy Cu - 2µm Folia UPILEX® 25 µm

Wykonanie ogniw Cd. S/Cd. Te na podłożach ceramicznych Zadanie – opracowanie konstrukcji i technologii wykonania ogniwa Cd. S/Cd. Te na profilowanym podłożu ceramicznym. Modyfikacja ICSVT do wykorzystania na podłożach profilowanych Cd. Te Tektura ogniotrwała Profilowane podłoże ceramiczne Komora ciśnieniowa

Nowe konstrukcje ogniw i modułów krzemowych oraz pomiary ich parametrów W poszukiwaniu alternatywnych źródeł energii, japońska firma Clean Venture 21 opracowała nowy układ wykorzystujący „tablice” mutlikrystalicznych kulek krzemowych do zastosowań w fotowoltaice. Konstruktorzy Clean Venture umieścili każdą malutką, jednomilimetrową kulkę wewnątrz małego (2, 2 do 2, 7 mm) reflektora. Zespół naukowy KPPi. O jako jeden z pierwszysch w Europie przeprowadził kompleksowe badania optoelektroniczne i termiczne tego typu przyrządów.

Nowe konstrukcje ogniw i modułów krzemowych oraz pomiary ich parametrów Ogniwa z polikrystalicznych mikrokulek krzemowych

Nowe konstrukcje ogniw i modułów krzemowych oraz pomiary ich parametrów Ogniwa z polikrystalicznych mikrokulek krzemowych

Nowe konstrukcje ogniw i modułów krzemowych oraz pomiary ich parametrów System hybrydowy: moduł fotowoltaiczny –kolektor termiczny

Nowe konstrukcje ogniw i modułów krzemowych oraz pomiary ich parametrów Oświetlone ogniwa przed uruchomieniem obiegu cieczy w kolektorze Oświetlone ogniwa po uruchomieniu obiegu cieczy w kolektorze

Badania eksploatacyjne instalacji fotowoltaicznej modułów różnych typów.

Trendy i kierunki rozwoju fotowoltaiki • Masowa produkcja cienkowarstwowych ogniw słonecznych z polikrystalicznego krzemu i amorficznego krzemu. • Upowszechnienie nowych materiałów i konstrukcji ogniw (ogniwa CIS, Cd. S/Cd. Te, organiczne) • Nowe aplikacje poprzez zwiększenie funkcjonalności modułów fotowoltaicznych (moduły elastyczne, przezroczyste, moduły na elementach architektonicznych). • Popularyzacja fotowoltaiki i włączenie jej do powszechnego systemu energetycznego krajów europejskich (plan 3*20).

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30