W podsumowaniu, podstawowa różnica pomiędzy panelem ogniw słonecznych a panel słoneczny do ogrzewania kłamstwa w ich podstawową funkcją i zastosowanie. Ogniwa słoneczne służą do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną, do czego głównie wykorzystywane są panele grzewcze woda grzewcza lub powietrze. marketing@everexceed.com; Zaloguj sie zarejestrowany. Polski. Polski. English. français. Deutsch. русский Agata Jankowska. Pytamy Olgę Malinkiewicz, wynalazczynię metody wytwarzania drukowanych ogniw słonecznych na bazie perowskitów, założycielkę Saule Technologies. Chciała wymyślić świetlny miecz rycerzy Jedi, a zrewolucjonizowała światowy rynek fotowoltaiki. Krzemowe nanostruktury dla ogniw słonecznych @inproceedings{Lipiski2010KrzemoweND, title={Krzemowe nanostruktury dla ogniw słonecznych}, author={Marek Lipiński}, year={2010} } M. Lipiński; Published 2010; Materials Science Proces ten wymaga nowych źródeł, zawierających wysoką koncentrację atomów fosforu (jako związek zawierający atomy fosforu wykorzystuje się kwas ortofosforowy). Jako płytki podłożowe stosuje się płytki krzemowe typu p. Artykuł prezentuje metodę domieszkowania krzemu z wykorzystaniem rozwirowywanych źródeł fosforowych W pracy przedstawiono metodę optymalizacji parametrów technologicznych procesu wzrostu krzemowych warstw lateralnych otrzymywanych metodą epitaksji z fazy ciekłej, stosowanych do wytwarzania ogniw słonecznych. W celu przeprowadzenia takiej optymalizacji wykorzystano aparat symulacji transportu masy w kierunku granicy rozdziału faz - interfejsu. Krzemowe heterojunction ogniw słonecznych (SHJ) korzystać z pasywujących kontaktów w oparciu o stos warstwy wewnętrznego i domieszkowane amorficznych krzemu. 5 Krzemowa komórka słoneczna z IBC Interdigitated powrót kontakt (IBC) ogniwa słonecznego z dopingiem i kontakty obu polaryzacji z jednej strony wymaga interdigitated (lub paski W artykule zaprezentowano wyniki pomiarów krzemowego przyrządu fotowoltaicznego nowej konstrukcji, jakie wykonano w Laboratorium Fotowoltaiki Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej. Ogniwo, składające się z ok. 1,5 tysiąca mikrokulek krzemowych zostało przebadane pod względem parametrów elektrycznych oraz stabilności termicznej Lecznicze zastosowanie klimatu Kąpiele słoneczne (helioterapia) Promieniowanie nadfioletowe – UV Promieniowanie podczerwone – IR Warunki usłonecznienia i działanie biologiczne kąpieli słonecznych Karnacja skóry i kolor włosów Zasady stosowania kąpieli słonecznych Kosmetyczne filtry ochronne 10. 10.1. 10.2. W monokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych jako surowiec wykorzystuje się monokrystaliczne pręty krzemowe o czystości do 99,999%, co również zwiększa koszty i jest trudne w zastosowaniu na dużą skalę.Aby obniżyć koszty, wymagania materiałowe dotyczące obecnego zastosowania ogniw słonecznych z krzemu monokrystalicznego EGHaw. Z jednego z naszych poprzednich artykułów o fotowoltaice pt. „Fotowoltaika – co to jest i jak działa?” mogliście dowiedzieć się na czym polega zjawisko fotowoltaiczne oraz poznać podstawy dotyczące fotowoltaiki. Przedstawiliśmy w nim zasadę działania instalacji fotowoltaicznej oraz wymieniliśmy części, które się na nią składają. W poniższym artykule chcielibyśmy przybliżyć podstawowy element każdej instalacji, bez którego zjawisko fotowoltaiczne nie byłoby możliwe. Budowa ogniwa fotowoltaicznego nie będzie już dla Was tajemnicą. Dzięki temu artykułowi dowiecie się, dlaczego ogniwa fotowoltaiczne różnią się od siebie i co z owych różnic wynika. Jak działają ogniwa fotowoltaiczne? Ogniwa fotowoltaiczne to elementy, które tworzą urządzenie jakim jest panel fotowoltaiczny zwany również modułem fotowoltaicznym. Ogniwa fotowoltaiczne najczęściej łączone są szeregowo, są odpowiednio zabezpieczone i umieszczone w specjalnej obudowie. Pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne mają niewielką moc i dlatego łączone są w większe moduły, które łączą się w instalacje fotowoltaiczne, stanowiąc ich najważniejszą część. W module fotowoltaicznym połączone ogniwa fotowoltaiczne w płaskiej postaci i o grubości ok. 0,2 mm znajdują się pomiędzy transparentnymi foliami EVA, które odpowiadają za prawidłowe zabezpieczenie warstwy ogniw. Ogniwa fotowoltaiczne, które tworzą panele odbierają energię słoneczną i przetwarzają ją na energię elektryczną – prąd stały DC. Prąd w takiej postaci trafia do falownika fotowoltaicznego, który zamienia prąd stały na prąd zmienny, który jest podstawą użytkowej energii elektrycznej w każdym budynku. Krzem – podstawa ogniwa fotowoltaicznego Najbardziej popularnymi ogniwami fotowoltaicznymi są ogniwa krzemowe. Krzem, ze względu na swoje właściwości, idealnie sprawdza się w instalacji fotowoltaicznej. Jest drugim (zaraz po tlenie) najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem chemicznym dostępnym na Ziemi, przez co jego cena nie jest zbyt wysoka. Krzem posiada zdolność do przewodzenia prądu, jednak nie jest ona zbyt efektywna. Z tego powodu w ogniwach fotowoltaicznych wykorzystuje się krzem modyfikowany, służący jako półprzewodnik typu “n” oraz “p”. Półprzewodniki typu p-n Półprzewodnik typu “n” (negative) składa się dodatkowo z takich pierwiastków jak arsen, fosfor czy też antymon. Półprzewodnik typu “p” (positive) składa się na przykład z boru, indu lub glinu. Jeżeli połączymy oba te półprzewodniki, różnica potencjałów spowoduje, że zaczyna przepływać przez nie prąd. Jego wartość jest mała, jednak przy dodatkowej energii fotonów różnica potencjałów wzrasta niezwykle szybko. Instalacja fotowoltaiczna o mocy 4,44 kWp, Biedrusko Klasyczna budowa ogniw fotowoltaicznych Pojedyncze ogniwa fotowoltaiczne produkowane są w wymiarach od 10×10 do 15×15 centymetrów (4×4”, 5×5” oraz 6×6”). Taka budowa pozwala na wygenerowanie prądu o mocy od 1,00 do 6,97 W. Jak widać, nie jest to powalający efekt. Właśnie dlatego ogniwa fotowoltaiczne połączone są szeregowo i równolegle w całe panele fotowoltaiczne, które potrafią wytwarzać prąd do 300W. Krzemowe ogniwa fotowoltaiczne pierwszej generacji dzielą się ze względu na sposób produkcji na monokrystaliczne oraz polikrystaliczne. W każdej instalacji fotowoltaicznej kluczową rolę odgrywają również przewody do fotowoltaiki. Więcej o nich przeczytasz w naszym wpisie: „Kabel do paneli fotowoltaicznych„ Ogniwa I generacji – grubowarstwowe Ogniwa I generacji zaliczana są wciąż do najpopularniejszych na rynku. Zbudowane są z krzemu, który jest relatywnie popularnym i tanim surowcem, który wciąż jest popularny na rynku. Ogniwa monokrystaliczne Są najbardziej wydajne ze wszystkich dostępnych na rynku ogniw fotowoltaicznych. Ogniwa monokrystaliczne wytwarzane z jednego kryształu krzemu, który posiada uporządkowaną strukturę wewnętrzną. Dzięki temu takie ogniwa są najsprawniejsze (osiągają sprawność do 22%) oraz charakteryzują się najdłuższą żywotnością. Koszt produkcji jest niestety również najwyższy ze wszystkich ogniw. W celu wytworzenia ogniwa monokrystalicznego należy wyprodukować pojedynczy kryształ krzemu. Proces Czochralskiego – powstawanie kryształu krzemu Pojedynczy kryształ krzemu uzyskuje się z roztopionych polikryształów (temperatura topnienia krzemu wynosi 1420°C), które tworzą spójną masę. Wprowadza się w nią krzemowy pręt, wokół którego narasta jednolity kryształ. Aby odpowiednio rozłożyć temperaturę, hodowany krzem wprowadza się w ruch obrotowy. Wynikiem tych czynności jest utworzenie monokryształu krzemu o cylindrycznym kształcie. Cięcie na płytki krzemowe Tak wyprodukowany kryształ tnie się niezwykle precyzyjnie za pomocą lasera na płytki o grubości 0,3 mm. Powierzchnia takiego krzemu odbija promienie słoneczne nawet do 40%. Aby zwiększyć efektywność płytek krzemowych, nanosi się na nie bardzo cienką warstwę przeciwodblaskową. Następnie, na tak przygotowane płytki nakłada się paski folii aluminiowej, które służą jako ścieżki prądowe. Końcowym etapem produkcji ogniw monokrystalicznych jest ich odpowiednie zabezpieczenie przed warunkami atmosferycznymi za pomocą folii organicznej EVA (Etyleno Vinylo Acid). Tak przygotowane ogniwa charakteryzują się najdłuższą żywotnością – pracują ponad 25 lat. Instalacja fotowoltaiczna o mocy 8,14 kWp, Dąbrówka Wielkopolska Ogniwa polikrystaliczne Ze względu na uproszczony proces produkcji względem ogniw monokrystalicznych, są znacznie tańsze i niestety mniej wydajne. Ogniwa polikrystaliczne wytwarza się z płytek krzemowych, które są nieregularnie ułożone względem ich struktury krystalicznej. Ogniwa polikrystaliczne osiągają sprawność od 15 do 18%, a więc znacznie niższą niż ogniwa monokrystaliczne. Zaletą takich ogniw jest ich niższa cena. Ogniwa polikrystaliczne są łatwe do rozpoznania – posiadają niebieski kolor oraz widać na nich kryształy krzemu, które kształtem przypominają szron. Produkcja ogniw polikrystalicznych Stopione polikryształy umieszcza się w specjalnych formach, w których stają się jednolitą masą. Po wystygnięciu tnie się je na płytki o grubości mniejszej niż 0,2mm. Tak pocięte płytki szlifuje się i poddaje się takiemu samemu procesowi jak ogniwa monokrystaliczne (nałożenie warstwy przeciwodblaskowej oraz pasków folii aluminiowej). Ogniwa II generacji – cienkowarstwowe Ogniwa tego typu są znacznie cieńsze niż ogniwa I generacji. Największą różnicą w tego typu ogniwach jest jednak różnica w półprzewodniku. Nie jest on wykonany z krzemu krystalicznego, lecz z takich materiałów jak tellurek kadmu (CdTe), mieszanki miedzi, indu, galu i selenu (CIGS), czy też krzemu amorficznego (a-Si). Charakterystyka ogniw cienkowarstwowych Ze względu na bardzo cienką warstwę półprzewodnika (od 0,001 do 0,08mm) cena ogniw II generacji jest znacznie mniejsza niż ogniw grubowarstwowych. Półprzewodniki w ogniwach cienkowarstwowych nakłada się trzema sposobami: za pomocą napylania, naparowywania oraz epitaksji na tanie podłoże takie jak szkło, polimer lub metal. Tak skonstruowane ogniwa mogą być niezwykle elastyczne i są coraz częściej wykorzystywane jako elementy budowlane. Ogniwa III generacji Tego typu ogniwa nie zawierają już złącza typu p-n i bazują na bardzo różnych technologiach. Ogniwa III generacji mają charakter nowatorski i w większości nie są skomercjalizowane. Spowodowane jest to między innymi niską sprawnością oraz krótką żywotnością. Technologia wytwarzania ogniw III generacji jest jednak nadal udoskonalana. Wymienić tutaj można takie technologie jak skupianie promieni słonecznych na absorberze (CPV) czy też organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV). Największymi zaletami organicznych ogniw jest niezwykle niskie koszty produkcji, nietoksyczność oraz absorpcja dochodząca nawet do 90%. Jak widać, oferta ogniw fotowoltaicznych jest niezwykle szeroka. Co ciekawe, największą popularnością cieszą się nadal ogniwa I generacji, które obejmują większość rynku światowego. Coraz częściej jednak spotkać się można z zastosowaniem ogniw cienkowarstwowych w farmach fotowoltaicznych zarówno w Polsce, jak i na świecie. Jeżeli wiesz, jak wygląda budowa ogniwa fotowoltaicznego, skorzystaj z narzędzia jakim jest kalkulator fotowoltaiczny dostępny na naszej stronie. Dzięki niemu dowiesz się jaka instalacja będzie odpowiednia dla Twojego budynku, a także oszacujesz jej koszt. Dostępne są różne warianty fotowoltaicznych technologii krzemowych, których zasadność użycia zależy od przeznaczenia paneli. W ostatnim czasie pojawiają się rozwiązania o coraz wyższej wydajności, a technologie starsze, dzięki modyfikacjom, stają się bardziej efektywne. Pozwalają one wydobyć z docierających do ogniwa fotonów coraz więcej energii, cechują się także niższymi kosztami produkcji. Zasadniczo dominujące obecnie rozwiązania można podzielić na dwie grupy: polikrystaliczne i monokrystaliczne. Panele monokrystaliczne, które charakteryzuje barwa ciemna są bardziej wydajne, jednak droższe w porównaniu do polikrystalicznych. Zbudowane z krzemu ogniwa polikrystaliczne charakteryzuje jasnoniebieska barwa. Ich produkcja jest mniej skomplikowana, przez co tańsza w porównaniu do ogniw monokrystalicznych. Panele polikrystaliczne mają jednak niższą moc w porównaniu do monokrystalicznych. Oznacza to, że instalacja PV z zastosowaniem paneli polikrystalicznych wymaga więcej miejsca, co także wiąże się z wyższymi kosztami usługi montażu. Wydajność paneli monokrystalicznych może wynosić od 17% do 22% natomiast polikrystalicznych waha się od 14% do 16%. Ogniwa krzemowe I generacji Ogniwa I generacji stworzone zostały w oparciu o tradycyjne krzemowe złącze P-N o relatywnie wysokiej sprawności 17–22%, produkowane z czystego krzemu krystalicznego ( w postaci wafli o grubości ok. 200-300 mikrometrów. Krzem wykorzystywany do produkcji tych ogniw PV jest bardzo dokładnie oczyszczany. Z tego powodu ogniwa te charakteryzują się dość wysokimi kosztami produkcji. Na rynku dostępne są ogniwa z krystalicznego krzemu monokrystaliczne (sc-Si). Monokrystaliczny krzem wytwarza się z roztopionego krzemu polikrystalicznego metodą Czochralskiego, który opracował ją jeszcze w 1916 r. Może być także wytwarzany w procesie topienia strefowego (metoda Float-Zone). Innym rodzajem ogniw pierwszej generacji są ogniwa multikrystaliczne (mc-Si) lub polikrystaliczne (pc-Si). Ogniwa polikrystaliczne lub multikrystaliczne charakteryzują się grubością płytek od 0,2 do 0,4 mm. Proces produkcji multikrystalicznego krzemu polega na roztopieniu i ponownym krzepnięciu krzemu w specjalnie do tego opracowanym kwarcowym tyglu. Zdecydowanie najpopularniejsze są obecnie monokrystaliczne ogniwa krzemowe. Cechuje je wysoka sprawność, a dzięki ogromnej skali produkcji są stosunkowo tanie. Fot. Zeneris Projekty Panele cienkowarstwowe Do popularnych technologii wytwarzania paneli cienkowarstwowych zalicza się opartą na krzemie cienkowarstwową metodę produkcji ogniw II generacji. Ogniwa te zbudowane zostały w oparciu o złącze P-N, jednak nie z krzemu krystalicznego lecz np. z tellurku kadmu (CdTe) lub mieszaniny miedzi, indu, galu, selenu (Copper Indium Gallium Selenide - CIGS) albo krzemu amorficznego. W odróżnieniu od modułów krystalicznych krzem występuje w tym przypadku w postaci amorficznej (bezkształtnej), znanej z wyświetlaczy LCD i OLED. Dzięki małym warstwom absorbującym te panele cienkowarstwowe są cieńsze i dużo lżejsze od ich odpowiedników z pierwszej generacji. Ich cechą charakterystyczną jest bardzo mała grubość warstwy półprzewodnika absorbującej światło, która zazwyczaj waha się od 1 do 3 mikrometrów. Z uwagi na dużą redukcję zużycia półprzewodników są one znacznie tańsze w produkcji, a proces wytwarzania jest bardziej zautomatyzowany. Główną wadą ogniw II generacji jest niższa sprawność od ogniw I generacji, która w zależności od technologii waha się od 7 do 15%. Panele tego rodzaju mogą być wytwarzane z: tellurku kadmu (panele CdTe) - panele CdTe to najpopularniejsza technologia, która obejmuje około 50% rynku paneli cienkowarstwowych. Tellurek kadmu zawiera znaczące ilości kadmu, który jest niestety dość toksycznym pierwiastkiem krzemu amorficznego (panele a-Si) - panele z krzemu amorficznego (panele a-Si) przypominają standardowe panele krzemowe, jednak są zdecydowanie mniej wydajne, dlatego używane są przy małych obciążeniach, w zastosowaniach takich jak elektronika użytkowa połączenia wielu pierwiastków (panele CIGS) - połączenie miedzi, indu, galu i selenu (panele CIGS) daje sprawność paneli w granicach 12–14% arsenku galu (ogniwa GaAs) - warto także wspomnieć o panelach, w których stosowany jest arsenek galu (ogniwa GaAs). Jest to jednak bardzo droga technologia, przeznaczona do dużych instalacji fotowoltaicznych, pracujących w nietypowych warunkach. Do zalet tej generacji paneli należą: mniejszy wpływ wysokich temperatur na moc wyjściową, mniejsza niż w przypadku typowych paneli ilość materiałów użyta przy ich produkcji wydajna praca przy niewielkiej ilości światła. Zaletami ogniw cienkowarstwowych są też materiałooszczędność i niska cena oraz niskie straty materiałowe. Stosowanie techniki cienkowarstwowej umożliwia prostą realizację stosu ogniw, czyli struktury warstwowej, połączonych szeregowo złączy P-N o różnych wartościach przerwy energetycznej. Rozwiązanie to pozwala również na wydajniejsze wykorzystanie widma słonecznego, a tym samym zwiększenie sprawność konwersji. Dodatkowo, zaciemnienie modułu wpływa na jego moc w mniejszym stopniu niż w przypadku typowych paneli. Niestety, panele cienkowarstwowe mają również wady, do których należy w pierwszej kolejności niska sprawność. Skutkuje to tym, że muszą zajmować więcej miejsca niż typowe panele, jeśli chcemy uzyskać z nich taką samą moc, co z paneli pierwszej generacji. Do innych niedogodności należy długi czas stabilizacji wydajności, który może wynosić nawet pół roku. Bardziej uciążliwy i długotrwały jest również montaż tych paneli. Wadą może okazać się także toksyczność niektórych stosowanych w tych ogniwach materiałów. Zalety Wady Ogniwa pierwszej generacji zbudowane w postaci płytek z wysoce czystego krzemu o grubości ok. 0,2 mm Wysoka sprawność Wymagają dużego nakładu pracy oraz energii przy wyprodukowaniu Ogniwa drugiej generacji produkowane z cienkiej warstwy półprzewodnika tzw. „thin film”. Grubość warstwy to zaledwie 0,001-0,002 mm Niższy koszt produkcji Niski wpływ wysokich temperatur na moc wyjściową Materiałooszczędność, niskie straty materiałowe Niższa sprawność Długi czas stabilizacji wydajności Trudniejszy, bardziej uciążliwy montaż Toksyczność niektórych pierwiastków stosowanych w ogniwach Ogniwa trzeciej generacji – pozbawione tradycyjnego złącza P-N ogniwa CPV - DSSC oraz organiczne z wykorzystaniem polimerów Proste do wytworzenia, mogą być długo eksploatowane Problem z uzyskaniem wyższej, stabilnej sprawności Systemy trzeciej generacji Do ogniw generacji III należą rozwiązania pozbawione złącza P-N, koniecznego do produkcji tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych czyli CPV (ang. Concentrated Photovoltaics). Mówiąc o CPV należy podkreślić, że wykorzystuje ona multizłączowe ogniwa, składające się z kilku ogniw z materiałów półprzewodnikowych o różnej przerwie energetycznej. Materiały te ułożone są jedno na drugim. Działanie opiera się w tym przypadku na skupianiu promieni słonecznych na absorberze, którym jest ogniwo fotowoltaiczne. Do tej grupy należą ogniwa słoneczne Grätzela DSSC (dye-sensitized solar cells) wykorzystujące polimery oraz organiczne ogniwa fotowoltaiczne (OPV). Ogniwa fotowoltaiczne typu DSSC czyli ogniwa fotoelektrochemiczne należą do konstrukcji o niewielkiej efektywności. Konwersja energii zachodzi w nich w sposób podobny do tego, jaki następuje w roślinach i algach. Są one stosunkowo proste do wytworzenia i mogą być eksploatowane znacznie dłużej niż tradycyjne, krzemowe ogniwa krystaliczne. Problemem jest w tym przypadku uzyskanie wyższej, stabilnej sprawności tych ogniw. W ostatnich latach dokonano postępu w konstrukcji ogniw fotowoltaicznych typu DSSC. Ogniwa te budowane są zwykle w oparciu dwie płyty ze szkła TCO (Transparent Conductive Oxide), rozmieszczone równolegle i oddalone od siebie o ok. 40 μm. Pomiędzy nimi znajdują się nanowarstwy półprzewodnika, pokrytego światłoczułym barwnikiem, a także nanowarstwa katalityczna oraz elektrolit. Tutaj także problemem jest sprawność tych ogniw. Laboratoryjna wydajność wynosi w ich przypadku ok. 12%. Osiągnięto ją dzięki zastosowaniu barwników szerokopasmowych i wydajnych elektrolitów. Sprawność uzyskana w warunkach rzeczywistych wynosi jednak zazwyczaj mniej niż 5%. Do działania organicznych ogniw fotowoltaiczne (OPV) wykorzystuje się materiały organiczne służące do absorpcji promieniowania i transportu ładunków. Technologie ich produkcji nie muszą być skomplikowane, co pozwala uzyskać niższą cenę tych PV. Najprostsze tego rodzaju ogniwo zbudowane jest z pojedynczej warstwy półprzewodnika organicznego, znajdującego się między dwoma elektrodami. Górna elektroda wykonana jest z przeźroczystego materiału ITO (tlenek cynowo-indowy), natomiast dolna z dobrego przewodnika. Najważniejszą wadą tych ogniw jest ich niska sprawność. Pierwsze takie ogniwo zostało zbudowane już w 1958 r. i miało sprawność zaledwie 0,01%. Dużo później, bo w 2010 r. National Renewable Energy Laboratory (NREL) zaprezentował elastyczne organiczne ogniwo fotowoltaiczne wytworzone w Konarka Technologies cechujące się wydajnością 8,3%, co biorąc pod uwagę obecne sprawności innych rodzajów ogniw także nie jest wynikiem imponującym. Ogniwa polikrystaliczne mają charakterystyczną strukturę i kolor. Ich produkcja jest nieco prostsza i tańsza niż ogniw monokrystalicznych. Fot. Depositphotos Technologie współcześnie wchodzące na rynek i technologie przyszłości Istotnym kamieniem milowym było wynalezienie w ostatnich latach ogniwa perowskitowego (PSC). Zawiera ono związek o strukturze perowskitu, najczęściej jest to hybrydowy organiczno-nieorganiczny materiał na bazie ołowiu lub halogenku cyny tworzący warstwę aktywną absorbującą światło słoneczne. Wydajność tych ogniw w warunkach laboratoryjnych wynosić może nawet 25,5% w przypadku architektur z jednym złączem, natomiast w przypadku ogniw tandemowych opartych na krzemie wydajność dochodzi nawet do 29,15%. Jeszcze w tym roku mają trafić na rynek pierwsze panele fotowoltaiczne, w których perowskity będą stanowić dodatkową warstwę dodaną do ogniw tradycyjnych. Prowadzone są jednak także prace badawcze w innych kierunkach. Eksperymentalne technologie zakładają wykorzystanie kropek kwantowych (QD – ang. quantum dots). Kropki kwantowe (QD) to cząstki półprzewodnikowe o wielkości kilku nanometrów, mające właściwości optyczne i elektroniczne, które różnią się właściwościami od większych cząstek ze względu na cechy mechaniki kwantowej. W rozwiązaniu tym stosowane są nanokryształki półprzewodnika o wielkości od 1 do 20 nm. Jednym z potencjalnych zastosowań tej technologii może być użycie nanokropek jako elementów absorbujących światło w wysokowydajnych ogniwach słonecznych. Gdy kropki kwantowe są oświetlone światłem UV, elektron w kropce kwantowej może zostać wzbudzony do stanu o wyższej energii. W przypadku półprzewodnikowej kropki kwantowej proces ten odpowiada przejściu elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa. Wzbudzony elektron może opaść z powrotem do pasma walencyjnego, uwalniając swoją energię Marek Rzewuski Fot. Zeneris Projekty/Depositphotos Szukasz specjalistycznych informacji na temat tego, jak produkowane są ogniwa fotowoltaiczne? Zainteresowanym przedstawiamy opis przemysłowej technologii wytwarzania ogniw słonecznych z krzemu krystalicznego stosowanej w Laboratorium Fotowoltaicznym w słoneczne – podstawy technologiiNa poniższym rysunku przedstawiono schemat przekroju konwencjonalnego ogniwa fotowoltaicznego, na którym widoczne są wszystkie jego elementy:warstwa typu n+ – tzw. emiter;warstwa typu p – tzw. baza;warstwa typu p+;siatka zbierająca kontaktu przedniego;kontakt tylny, warstwa antyrefleksyjna i Schemat konwencjonalnego ogniwa ogniw fotowoltaicznych – opis procesu wytwarzania ogniw PVPoniżej, punkt po punkcie, przedstawiono opis standardowej procedury wytwarzania ogniw słonecznych. Wszystkich ciekawych szczegółowych informacji i technicznych aspektów produkcji zachęcamy do chemicznaPłytki krzemowe poddawane są najpierw wstępnemu myciu, a następnie trawieniu w celu usunięcia się warstw o grubości ok. 7 Omcm z obu powierzchni płytek. Proces przeprowadza się w gorącym roztworze KOH. Trawienie to jest konieczne, gdyż krzem w obszarach przypowierzchniowych jest silnie zdefektowany w postaci mikropęknięć, które powstają w wyniku cięcia bloku krzemowego na płytki. W następnym etapie płytki trawi się w roztworze KOH i alkoholu izopropylowego w celu wytworzenia tekstury powierzchni zmniejszającej odbicie przypadku płytek multikrystalicznych stosowana jest również inna metoda polegająca na równoczesnym usunięciu warstwy uszkodzonej i teksturyzacji powierzchni poprzez trawienie kwasowe. Zaletą tej metody w porównaniu do trawienia w roztworze KOH jest uzyskanie większej jednorodności powierzchni, brak uskoków i uzyskanie mniejszego współczynnika odbicia złącza n+ – pZłącza n+ -p wytwarzane są dwoma metodami:w rurze kwarcowej z użyciem źródła fosforu POCl3. Proces dyfuzji zachodzi w temperaturze ok. 850o C w czasie ok. 40 min. Uzyskuje się złącze o głębokości ok. Omcm i rezystancji powierzchniowej ok. 45 Om/ promiennikowym piecu taśmowym (LA-310). Źródłem fosforu są pasty fosforowe naniesione metodą sitodruku lub emulsje fosforowe naniesione przy użyciu krawędziW celu usunięcia pasożytniczego złącza z krawędzi płytek układane są one w stos w specjalnym przeznaczonym do tego celu ścisku teflonowym i poddawane trawieniu chemicznemu w roztworze kwasowym HF: HNO3: szkliwa fosforowegoSzkliwo fosforowe (PSG) powstałe w wyniku procesu dyfuzji usuwane jest w wodnym roztworze kwasu termiczne w tlenie (tylko w przypadku, gdy nie stosuje się warstw SiNx: H)Cienkie warstwy dwutlenku krzemu spełniające rolę warstwy pasywującej powierzchnię krzemu wytwarzane są metodą utleniania termicznego w temperaturze 800oC przez około 10 min w atmosferze tlenu. Grubość tlenku krzemu wynosi około 10 antyrefleksyjne i pasywujące: SiO2/TiOxNa utlenioną powierzchnię krzemu nanoszona jest warstwa TiOx metodą chemiczną (CVD) ze związku czteroetyloortotytanianu (C2H5O)4Ti, używając azotu jako gazu nośnego. Pary związku tytanowego podgrzanego do temperatury 200oC transportowane są do dyszy umieszczonej około 1 cm nad płytką krzemową. Płytki podgrzewane są do temperatury zawartej w przedziale 150oC – kontaktów metalicznychKontakty metaliczne wytwarzane są techniką sitodruku. Do kontaktu przedniego używa się pasty srebrowej natomiast do kontaktu tylnego pasty pastPasty suszone są w suszarce w temperaturze 150oC przez 15 past w taśmowym piecu IRPasty wypalane są w promiennikowym piecu taśmowym (typu LA-310). Omowy kontakt przedni uzyskuje się poprzez przepalenie pasty przez warstwę SiO2/TiOx. W wyniku równoczesnego wypalenia pasty Al powstaje tylny kontakt omowy do krzemu i złącze p-p+, w obszarze którego występuje pole elektryczne tzw. BSF (Back Surface Field).