kee/soes 10. přednáška modern í t echnologie fv článků umělá fotosyntéza
DESCRIPTION
KEE/SOES 10. přednáška Modern í t echnologie FV článků Umělá fotosyntéza. Ing. Milan Bělík, Ph.D. Moderní t echnologie FV článků Polykrystalický křemík Křemík - tenké vrstvy Jiné polovodiče Fluorescentní kolektory Organické sloučeniny. 1. generace FV monokrystal Si, polykrystal Si - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
KEE/SOESKEE/SOES
10. přednáška10. přednáška
ModernModerní tí technologie FV echnologie FV článkůčlánkůUmělá fotosyntézaUmělá fotosyntéza
Ing. Milan Bělík, Ph.D.Ing. Milan Bělík, Ph.D.
Moderní tModerní technologieechnologie FV FV článkůčlánků
Polykrystalický křemíkPolykrystalický křemík
Křemík - tenké vrstvyKřemík - tenké vrstvy
Jiné polovodičeJiné polovodiče
Fluorescentní kolektoryFluorescentní kolektory
Organické sloučeninyOrganické sloučeniny
1. generace FV1. generace FV
monokrystal Si, polykrystal Simonokrystal Si, polykrystal Si
2. generace FV2. generace FV
tenké vrstvy amorfního nebotenké vrstvy amorfního nebo
mikrokrystalického Simikrokrystalického Si
3. generace FV3. generace FV
překročení Shockley – překročení Shockley – QueisserovyQueisserovy
hranice (přeměna přebytku energiehranice (přeměna přebytku energie
fotonu na teplo)fotonu na teplo)
Monokrystalický křemíkMonokrystalický křemíkSnaha o úsporu materiáluSnaha o úsporu materiálu
Řezání tenčích desek (z 0,3 na 0,1mm)Řezání tenčích desek (z 0,3 na 0,1mm)
Rozvoj alternativních technologiíRozvoj alternativních technologiíTažení destiček skrz štěrbinu (EFG Shott Solar)Tažení destiček skrz štěrbinu (EFG Shott Solar)
Tažení destiček mezi strunami (Evergreen Solar)Tažení destiček mezi strunami (Evergreen Solar)
Žíhané kuličky - spíš polykrystal (Spheral Solar)Žíhané kuličky - spíš polykrystal (Spheral Solar)
Směrové leptání – pásky 0,05x2x100mm (Silver Směrové leptání – pásky 0,05x2x100mm (Silver Cells)Cells)
Nevýhody oproti monokrystaluNevýhody oproti monokrystaluHorší vodivost na rozhraní krystalůHorší vodivost na rozhraní krystalů
Menší účinnostMenší účinnost
Polykrystalický křemíkPolykrystalický křemíkLevnější než monokrystalLevnější než monokrystal
Jednodušší technologieJednodušší technologieOdpadá Czochralskiho procesOdpadá Czochralskiho proces
Výhody podobné monokrystalu:Výhody podobné monokrystalu:Vhodná šířka zakázaného pásmaVhodná šířka zakázaného pásma
DostupnýDostupný
NejedovatýNejedovatý
StályStály
Nevýhody oproti monokrystaluNevýhody oproti monokrystaluHorší vodivost na rozhraní krystalůHorší vodivost na rozhraní krystalů
Menší účinnostMenší účinnost
Levnější než monokrystal????Levnější než monokrystal????Levnější technologieLevnější technologie
FV trh - větší poptávka než nabídkaFV trh - větší poptávka než nabídka
Tenké vrstvyTenké vrstvytenké vrstvy amorfního Sitenké vrstvy amorfního Sitenké vrstvy mikrokrystalického Sitenké vrstvy mikrokrystalického Si
Úspora materiálu (100x méně Si)Úspora materiálu (100x méně Si)Drahé technologie (vakuové depozice)Drahé technologie (vakuové depozice)
Nižší účinnost (pod 10Nižší účinnost (pod 10%%))Podobné náklady na jednotku výkonu Podobné náklady na jednotku výkonu jako 1. generacejako 1. generaceV současnosti cca 5V současnosti cca 5%% produkce produkce
Vakuové nanášení vrstevVakuové nanášení vrstevelektricky kvalitníelektricky kvalitní
Pomalé - snaha o vyšší rychlost (10nm/s)Pomalé - snaha o vyšší rychlost (10nm/s)
vysokotlaký ochuzený režim HPDvysokotlaký ochuzený režim HPD
Nanášení z roztokůNanášení z roztokůRoztok cyklopentasilanuRoztok cyklopentasilanu
Následné žíhání na amorfní nebo polykrystalický SiNásledné žíhání na amorfní nebo polykrystalický Si
Články třetí generaceČlánky třetí generaceTandemové článkyTandemové články
Články s vícenásobnými pásyČlánky s vícenásobnými pásy
Generace více párů elektron-díraGenerace více párů elektron-díra
Termofotovoltaická přeměnaTermofotovoltaická přeměna
Termofotonická přeměnaTermofotonická přeměna
Články s kvantovou jámouČlánky s kvantovou jámou
Články s horkými nosičiČlánky s horkými nosiči
Prostorově strukturované článkyProstorově strukturované články
Organické článkyOrganické články
Shockley-Queisserova hraniceShockley-Queisserova hraniceTeoretická účinnost 32%Teoretická účinnost 32%Minimální a maximální energie fotonuMinimální a maximální energie fotonuZtráty energie zářeníZtráty energie zářeníJednovrstvé článkyJednovrstvé články
Generace více párů jedním fotonemGenerace více párů jedním fotonemNásobení náboje v nanokrystalechNásobení náboje v nanokrystalech
CdS, SdSe – kvantová výtěžnost 700CdS, SdSe – kvantová výtěžnost 700%% (90% E fotonu) (90% E fotonu)
Vícevrstvé strukturyVícevrstvé strukturyGaInPGaInP22 – Eg = 1,89eV – Eg = 1,89eV
GaAs – Eg = 1,42eVGaAs – Eg = 1,42eVGe – Eg = 0,67eVGe – Eg = 0,67eV
Trojitý tandemový článekTrojitý tandemový článek
Šestinásobný tandemový článekŠestinásobný tandemový článek
Články s kvantovou jámouČlánky s kvantovou jámouQuantum well SC (1990 – Barnham, Duggan)Quantum well SC (1990 – Barnham, Duggan)Vícevrstvá struktura s heterogenními přechodyVícevrstvá struktura s heterogenními přechodyPodobné tandemovým článkůmPodobné tandemovým článkůmNapětí řízeno spodními strukturamiNapětí řízeno spodními strukturamiGaAsP, InGaAs – 2%GaAsP, InGaAs – 2%
Články s horkými nosičiČlánky s horkými nosičiVyužití „horké“ energie před „schladnutím“ elektronuVyužití „horké“ energie před „schladnutím“ elektronuKontakty = rezonanční „tunely“Kontakty = rezonanční „tunely“
Fluorescentní kolektoryFluorescentní kolektoryVysoká optická absorpceVysoká optická absorpce
Krystalický křemíkKrystalický křemík
Úspora materiáluÚspora materiálu
Využití stávajících technologiíVyužití stávajících technologií
Organické článkyOrganické článkyPolymery + anorganické sloučeninyPolymery + anorganické sloučeniny
Polythiofen/TiOPolythiofen/TiO22
Nanostruktura – velká efektivní plochaNanostruktura – velká efektivní plocha
Malá účinnost – 12%Malá účinnost – 12%
Vysoká cena – 8 Euro/WpVysoká cena – 8 Euro/Wp
Umělá fotosyntézaUmělá fotosyntézaPříroda – hlavní zdroj energiePříroda – hlavní zdroj energie
Noční a denní fázeNoční a denní fáze
Umělá fotosyntézaUmělá fotosyntézaProdukce vodíku a kyslíku jen za přítomnosti světlaProdukce vodíku a kyslíku jen za přítomnosti světla
Následné využití v palivových článcíchNásledné využití v palivových článcích
Reakční centraReakční centra
Světlosběrný komplexSvětlosběrný komplex