ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

ΒΙΚΕΛΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣΥΠΕΥΘΥΝH :Επικ. Καθηγ. Δ. ΠΑΠΑΔΗΜΗΤΡΙΟΥ

ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

• 1839 A.E.BEQUEREL:ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΦΑΙΝ.

• 1876 ΑDAMS & DAY ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΦΑΙΝ. ΣΤΟ Se

• 1950 ΤΕΧΝΙΚΗ CZOCHRALSKI• 1954 FULLER, PEARSON & CHAPIN

ΦΤΙΑΧΝΟΥΝ ΤΟ ΠΡΩΤΟ ΦΒ ΣΤΟΙΧΕΙΟ Si ΜΕ ΕΠΑΦΗ p-n ΚΑΙ ΑΠΟΔΟΣΗ 6%

ΛΙΓΑ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ• Ο ΗΛΙΟΣ ΕΙΝΑΙ ΠΟΛΥ ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ

ΠΗΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ• ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΦΩΣ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤΑΙ ΑΠΟ

3 ΣΥΝΙΣΤΩΣΕΣ• ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ

ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝ ΑΜΕΣΗ & ΔΙΑΧΥΤΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΚΕΣ c-Si Η ΗΛΙΑΚΗ

ΚΥΨΕΛΗ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΣ ΤΜΗΜΑ ΚΑΘΕ ΦΒ ΔΙΑΤΑΞΗΣ

ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ -> ΠΛΑΙΣΙΑ -> ΣΥΣΤΟΙΧΙΕΣ

ΠΥΡΙΤΙΟ 90% ΠΑΓΚΟΣΜΙΑΣ ΑΓΟΡΑΣ ΔΕΝ ΕΊΝΑΙ ΙΔΑΝΙΚΟ ΦΒ

ΗΔΗ ΑΝΑΠΤΥΓΜΕΝΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΑΘΕΣΙΜΟ ΣΕ ΜΕΓΑΛΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ

& ΜΕ ΚΑΛΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΔΥΝΑΤΗ Η ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΙΑΚΩΝ

ΚΥΨΕΛΩΝ ΥΨΗΛΗΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΨΕΛΩΝ

Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΑΣΙΖΕΤΑΙ ΣΤΗΝ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ ΣΤΟΥΣ ΗΜΙΑΓΩΓΟΥΣ

ΤΟ ΒΑΣΙΚΟΤΕΡΟ ΜΕΡΟΣ ΜΙΑΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΚΥΨΕΛΗΣ ΕΙΝΑΙ Η ΕΠΑΦΗ p-n

ΕΠΑΦΗ p-n

ΕΠΑΦΗ p-n ΠΟΛΥ ΛΕΠΤΗ & ΙΣΧΥΡΑ

“ΝΟΘΕΥΜΕΝΗ” ΠΕΡΙΟΧΗ-n ΠΕΡΙΟΧΗ ΑΠΟΓΥΜΝΩΣΗΣ ΚΑΙ

ΠΕΡΙΟΧΗ-p ΑΠΟΡΡΟΦΟΥΝ ΤΑ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΦΩΤΟΝΙΑ

ΜΗΚΟΣ ΔΙΑΧΥΣΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ

eee DL

ΕΠΑΦΗ p-n Η ΦΩΤΟΔΙΕΓΕΡΣΗ ΖΕΥΓΩΝ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ-ΟΠΩΝ ΠΟΥ ΣΥΝΕΙΣΦΕΡΕΙ ΣΤΟ ΦΩΤΟΡΕΥΜΑ ΛΑΜΒΑΝΕΙ ΧΩΡΑ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΓΕΘΟΥΣ

he LWL

ΕΠΑΦΗ p-n ΙΣΧΥΡΗ ΕΠΑΝΑΣΥΝΔΕΣΗ ΣΤΗ

ΠΕΡΙΟΧΗ-n ΣΕ ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΑΠΟ Lh -> ΛΕΠΤΗ ΠΕΡΙΟΧΗ-n

ΔΕΣΜΕΥΣΗ ΦΩΤΟΝΙΩΝ ΜΕΓΑΛΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΚΥΜΑΤΟΣ -> ΠΑΧΙΑ ΠΕΡΙΟΧH-p ΚΑΙ ΜΕΓΑΛΟ Le

ΚΥΚΛΩΜΑ ΕΠΑΦΗΣ p-n ΣΥΝΔΕΣΗ ΔΙΑΤΑΞΗΣ ΕΠΑΦΗΣ p-

n ΜΕ ΦΟΡΤΙΟ R

ΤΟ ΡΕΥΜΑ ΒΡΑΧΥΚΥΚΛΩΣΗΣ ΕIΝΑΙ

ΙSC =-IPH =-KI ΟΡΘΟ ΡΕΥΜΑ ΔΙΟΔΟΥ

Όπου:Ιο=ΑΝΑΣΤΡΟΦΟ ΡΕΥΜΑ

ΚΟΡΕΣΜΟΥ n=ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ

]1[exp

nKT

eVII od

ΤΟ ΣΥΝΟΛΙΚΟ ΡΕΥΜΑ ΕΙΝΑΙ

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΗ I-V ΗΛΙΑΚΗΣ ΚΥΨΕΛΗΣ

]1[exp

nKT

eVIII oph

O ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΠΛΗΡΩΣΗΣ ff

ΟΡΙΖΕΤΑΙ ως

Η ΑΠΟΔΟΣΗ n ΟΡΙΖΕΤΑΙ ως

ocsc

mm

VI

VIff

φωτός ηλιακού τουΙσχύς

ςλειτουργία σημείο στο Ισχύςn

ΠΥΡΙΤΙΟ-ΠΡΩΤΗ ΥΛΗ

ΣΤΗΝ ΑΜΜΟ ΥΠΑΡΧΕΙ SiO2 ΠΟΥ ΔΙΝΕΙ Si ΚΑΘΑΡΟΤΗΤΑΣ 98-99%.

ΧΗΜΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 99,99999%

ΜΕΘΟΔΟΣ CZOCHRALSKI

ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΕΓΑΛΩΝ ΜΟΝΟΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Si ΓΙΑ ΧΡΗΣΗ ΣΕ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΜΕΘΟΔΟΣ CZOCHRALSKI

5 cm/h ΑΡΝΗΤΙΚΟ ΤΗΣ

ΜΕΘΟΔΟΥ Η ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΟΞΥΓΟΝΟΥ ΣΤΟ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟ Si

ΚΟΠΗ ΚΡΥΣΤΑΛΛΩΝ Si

MULTI-WIRE SAW ΚΟΨΙΜΟ ΔΙΑΡΚΕΙ

8h ΓΙΑ 10x10cm ΚΟΣΤΙΖΕΙ

ΠΕΡΙΠΟΥ ΤΟ 30% ΤΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ

ΜΕΘΟΔΟΣ EFG

ΠΙΟ ΓΡΗΓΟΡΗ 160τ.εκ/ΜΙΝ

ΠΟΛΥ ΛΙΓΟΤΕΡΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ

ΚΑΤΩΤΕΡΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΥΛΙΚΟ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΚΥΨΕΛΗΣ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΗΛIAΚΗΣ ΚΥΨΕΛΗΣ

ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΞΗ

ΔΙΑΧΥΣΗ ΦΩΣΦΟΡΟΥ ΓΙΑ ΝΑ ΣΧΗΜΑΤΙΣΤΕΙ Η ΕΠΑΦΗ p-n

ΜΠΡΟΣΤΑ ΚΑΙ ΠΙΣΩ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ ΑΝΤΙΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΗΣ

ΕΠΙΚΑΛΥΨΗΣ

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΚΑΘΑΡΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΤΟ c-Si,ME KOH,ΜΠΟΡΕΙ ΝΑ

ΠΑΡΕΙ ΤΗ ΜΟΡΦΗ:

ΑΥΞΗΣΗ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ -> ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΡΕΥΜΑΤΟΣ

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΕΠΑΦΗΣ p-n

ΑΡΧΙΚΑ ΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟ ΕΙΝΑΙ ΤΥΠΟΥ-p. ΜΕ P ΣΧΗΜΑΤΙΖΟΥΜΕ ΤΗΝ ΕΠΑΦΗ 870 °C, 15-30min -> 0.5μm POCl3 & O2 -> P2O5

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ -> SiΟ2 & ΦΩΣΦΟΡΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΠΑΝΩ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟ ΣΥΝΗΘΩΣ

ΑΡΓΥΡΟΣ ΚΑΤΩ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΟ ΚΡΑΜΑ

ΑΡΓΥΛΙΟΥ-ΑΡΓΥΡΟΥ

ΑΝΤΙΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΚΑΛΥΨΗ

ΠΡΙΝ Η ΜΕΤΑ ΤΑ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΤΗΣ ΠΑΝΩ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ

ΔΙΗΛΕΚΤΡΙΚΟ (ΤiO2) Δ.Δ.~2,4 (nSi=3.1 , ng=1,5),

ΠΑΧΟΣ=70nm

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΠΛΑΙΣΙΑ

ΕVA: ΔΙΑΦΑΝΕΣ, ΘΕΡΜΟΠΛΑΣΤΙΚΟ ΠΟΛΥΜΕΡΕΣ

150 °C + ΠΙΕΣΗ ΣΕ ΚΕΝΟ

ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ

WOLF & LOFERSKY ΜΕΙΩΝΟΝΤΑΣ ΤΟ ΠΑΧΟΣ, ΑΥΞΑΝΕΙ

ΤΟ Voc ΑΦΟΥ ΜΕΙΩΝΕΤΑΙ ΤΟ ΡΕΥΜΑ ΚΟΡΕΣΜΟΥ

ΣΤΡΩΜΑ Si ~ 50 μm

ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ c-Si

ΓΙΑΤΙ 50 μm;

ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ c-Si

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΙΚΡΟΤΕΡΕΣ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ Si ΠΙΟ ΕΛΑΣΤΙΚΑ & ΕΥΕΛΙΚΤΑ ΦΥΛΛΑ Si ΕΥΚΟΛΟΤΕΡΟΣ & ΓΡΗΓΟΡΟΤΕΡΟΣ

ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΛΑΙΣΙΩΝ

ΑΜΟΡΦΟ ΠΥΡΙΤΙΟ

ΑΜΕΣΟ ΧΑΣΜΑ Εg=1,75 eV

a-Si(H) -> ΚΑΛΗ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗ & ΕΥΚΟΛΗ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ

ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΔΟΜΗ ΕΙΝΑΙ Η p-I-n

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ STAEBLER-WRONSKI

ΑΠΟΔΟΣΗ Ηλιακής Κυψέλης

ΔΕΝ ΕΙΝΑΙ ΔΥΝΑΤΗ Η ΑΠΟΔΟΣΗ 100%

ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΕΠΑΝΑΣΥΝΔΕΣΗ ΣΚΙΑΣΗ ΑΠΟ ΗΛΕΚΤΡΟΔΙΑ ΑΝΑΚΛΑΣΕΙΣ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ

ΑΛΛΑ ΥΛΙΚΑ ΗΛΙΑΚΩΝ ΚΥΨΕΛΩΝ

ΕΤΕΡΟΔΟΜΕΣ α-Si/c-Si CdTe (TF techn.) ΣΥΝΘΕΤΑ ΗΜΙΑΓΩΓΙΜΑ Cu, In, Ga, S,

Se (CIS, CGS, CIGS) (TF techn.) OΡΓΑΝΙΚΕΣ ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΕΣ

(ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ)

ΙΔΑΝΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΧΑΣΜΑ ΜΕΤΑΞΥ 1,1 ΚΑΙ

1,7 eV ΑΜΕΣΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΧΑΣΜΑ ΟΧΙ ΤΟΞΙΚΟ ΜΕ ΕΥΚΟΛΗ &

ΧΑΜΗΛΟΥ ΚΟΣΤΟΥΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ

ΜΑΚΡΟΧΡΟΝΙΑ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

Εg ΚΑΙ ΑΠΟΔΟΣΗ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

SOLAR ELECTRICITY, T. MARKVART PHYSICS OF SEMICONDUCTOR

DEVICES, SZE ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ & ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ,

KASAP www.sciencedirect.com