Technologie tenkovrstvých článků a modulů A5M13FVS-4

1. Technologie tenkovrstvých článků a modulů A5M13FVS-4

2. Základní typy článků: Články z krystalického Si Tenkovrstvé články

3. Tenkovstvé články CdTe/CdS Amorfní Si CIS

4. Antireflexní vrstva (Light trapping)

5. TCO pro „light trapping effect“ ZnO naprášená vrstva leptaná v HCl ZnO připravená CVD (Chemical Vapour Deposition)

6. Porovnání článků z krystalického Si a tenkovrstvých článků Krystalický Si tenkovrstvý tloušťkacca200 mm 0.3 až 3 mm strukturan+-p(-p+) p+-i-n+ technologien+-difúze do substrátuplasmatické procesy osvíceníze strany n+ ze strany p+ přední kontaktmřížka a sběrniceceloplošný kontakt s TCO zadní kontaktnedůležitý zpětný reflektor antirefexnítexturace TCO „light trapping effect“ vrstva

7. Tandemové články Wg1> Wg2 irradiation

8. Technologie tenkovrstvých článků A) Vakuové deposice Napařování Naprašování

9. B) CVD (Chemical vapour deposition ) - Chemická depozice z plynné fáze CVD vytvoření stabilní sloučeniny na vyhřívané podložce chemickou reakcí nebo rozkladem směsi plynů • Reakční komora • Složení plynné směsi • Řízení technologického postupu • Řízení teploty podložky • Výměna substrátů

10. Chemická depozice z plynné fáze(CVD) Za atmosférického tlaku Za sníženého tlaku (LPCVD -Low Pressure CVD) LPCVD se užívá depozice nitridu kemíku3SiH4 + 3NH3 → Si3N4 + 12H2 depozicekřemíkuSiH4 → Si + 2H2.

11. Plasmatická depozice (PECVD) VF elektroda a substrát tvoříkapacitor. V tomto objemu vzniká (za sníženého tlaku) plasma spojená s reakcí složek plynné směsi a depozici produktů reakce na povrch substrátu Rychlost depozice je vyšší než v případě LPCVD, kvalita vrstev je nižší

12. Struktura deponované vrstvy závisí na složení plynu a na teplotě substrátu zředění rH = ([H2] + [SiH4])/[SiH4]. rH < 30, roste amorfní vrstva rH > 45,roste vrstva c-Si

13. Technologie tenkovrstvých článků Články z amorfního (mikrokrystalického) Si průhledný substrát (sklo) TCO a-Si:H p+ vrstva (20 - 30 nm) a-Si:H nedotovaný ( 250 nm) a-Si:H n+ vrstva (20 nm) TCO (difúzní bariéra) Ag nebo Al

14. Tandem solar cell – „micromorph“ (microcrystal + amorphous)

15. Technologie CdTe článků Depozice CdTe na substráty s TCO a vrstvou CdS

16. Tenkovrstvé moduly na skleněném substrátu TCO sklo

17. Rozměr pracovní komory depozičního zařízení musí odpovídat rozměrům modulu (maximální dosažená plocha 5 m2)

18. Kontakty se připojují pomocí vodivého lepidla Ze zadní strany se pomocí EVA přilaminuje krycí vrstva – obvykle sklo, svorkovnice s vývody opatřenými konektory (bez překlenovacích diod) Relativně velká hmotnost - 17 až 19 kg/m2

19. Tenkovrstvé FV články na pružném substrátu „Roll to roll“ technologie Po rozčlenění pásu se jednotlivé články spojí do modulu a zapouzdří polymery   7%

20. Články a moduly je možno realizovat na pružném substrátu i pomocí technologie CIS (CIGS) V porovnání s články z krystalického křemíku – nižší spotřeba materiálů a nižší energetická náročnost výroby, na druhé straně nižší účinnost, zásoby některých materiálů (In, Te,..) jsou omezené V současné době se soustřeďuje pozornost na materiály typu CIGSS (Cu-In-Ga-Se-S), kde byla na malých vzorcích dosažena účinnost 20%

21. Závislost účinnosti článků na intenzitě záření Při nízkých úrovních intenzity dopadajícího záření účinnost s rostoucí intenzitou roste, dosahuje maxima a poté s dále rostoucí intenzitou záření klesá. Bod maxima účinnosti závisí na Rs Krystalický Si (malý Rs) Tenkovrstvé články (velký Rs)

22. Vývoj podílu jednotlivých technologií na produkci PV modulů

23. Jednotlivé typy modulů se porovnávají podle různých kritérií (účinnost, cena, energetická výtěžnost). Jedním ze zajímavých kritérií může být potřeba plochy na instalaci výkonu 1 kWp

24. Ve stadiu výzkumu a vývoje je celá řada dalších materiálů a technologií • Články na bázi monokrystalických vrstev polovodičů AIIIBV • Články na bázi organických polovodičů • Fotochemickéčlánky (Gratzel, DSSC) • Články s využitím nanotechnologií

25. AIIIBV články s vysokou účinností Nejvyšší dosažená účinnost 40%

26. Koncentrátorové moduly chladič FV články parabolickézrcadlo Sluneční záření musí být v optické ose Musí být zajištěn odvod ztrátového tepla

27. Předpokládá se rychlý rozvoj koncentrátorových systémů v zemích „Slunečního pásu“

28. Organické polovodiče Přeskokový mechanismus : A1- + A2 ->  A1 + e- + A2  ->  A1 + A2- 

29. Materiály typu P a typu N, FV články U hn - + - + - + - + odrážející elektroda (Al) - + organický polovodič typu P organický polovodič typu N TCO průhledná podložka Perylen pigment (n) Cu Phtalocyanin (p) Technologické přednosti : • tisk jednotlivých vrstev • pružný substrát (plasty) • Velké plochy • Nízká cena • Molekulární materiály nevýhoda: účinnost pod 5% krátká životnost

30. Fotochemickéčlánky (Gratzel, DSSC) η = 8% sklo TCO Pt elektrolyt barvivo na TiO2 nanokrystalech TCO sklo Přítomnost elektrolytu omezuje maximální provozní teplotu. Omezená životnost světlo S + hν → S∗ S∗ → S+ + e−(TiO2) S+ + e− → S I3− + 2e− → 3I−

31. Struktury s kvantovými efekty realizované nanotechnologiemi Struktury jsou stále ještě ve stadiu výzkumu a vývoje V nejbližších pěti letech se aplikacích nejspíše neuplatní