KEE/SOES 10. přednáška Moderní technologie FV článků Umělá fotosyntéza

Prezentace na téma: "KEE/SOES 10. přednáška Moderní technologie FV článků Umělá fotosyntéza"— Transkript prezentace:

1 KEE/SOES 10. přednáška Moderní technologie FV článků Umělá fotosyntéza
Ing. Milan Bělík, Ph.D.

2 Moderní technologie FV článků
Polykrystalický křemík Křemík - tenké vrstvy Jiné polovodiče Fluorescentní kolektory Organické sloučeniny

3 1. generace FV monokrystal Si, polykrystal Si 2. generace FV tenké vrstvy amorfního nebo mikrokrystalického Si 3. generace FV překročení Shockley – Queisserovy hranice (přeměna přebytku energie fotonu na teplo)

4 Monokrystalický křemík
Snaha o úsporu materiálu Řezání tenčích desek (z 0,3 na 0,1mm) Rozvoj alternativních technologií Tažení destiček skrz štěrbinu (EFG Shott Solar) Tažení destiček mezi strunami (Evergreen Solar) Žíhané kuličky - spíš polykrystal (Spheral Solar) Směrové leptání – pásky 0,05x2x100mm (Silver Cells) Nevýhody oproti monokrystalu Horší vodivost na rozhraní krystalů Menší účinnost

5 Polykrystalický křemík
Levnější než monokrystal Jednodušší technologie Odpadá Czochralskiho proces Výhody podobné monokrystalu: Vhodná šířka zakázaného pásma Dostupný Nejedovatý Stály Nevýhody oproti monokrystalu Horší vodivost na rozhraní krystalů Menší účinnost

6 Levnější než monokrystal????
Levnější technologie FV trh - větší poptávka než nabídka

7 Tenké vrstvy tenké vrstvy amorfního Si
tenké vrstvy mikrokrystalického Si Úspora materiálu (100x méně Si) Drahé technologie (vakuové depozice) Nižší účinnost (pod 10%) Podobné náklady na jednotku výkonu jako 1. generace V současnosti cca 5% produkce

8 Vakuové nanášení vrstev
elektricky kvalitní Pomalé - snaha o vyšší rychlost (10nm/s) vysokotlaký ochuzený režim HPD Nanášení z roztoků Roztok cyklopentasilanu Následné žíhání na amorfní nebo polykrystalický Si

9 Články třetí generace Tandemové články Články s vícenásobnými pásy
Generace více párů elektron-díra Termofotovoltaická přeměna Termofotonická přeměna Články s kvantovou jámou Články s horkými nosiči Prostorově strukturované články Organické články

10 Shockley-Queisserova hranice
Teoretická účinnost 32% Minimální a maximální energie fotonu Ztráty energie záření Jednovrstvé články Generace více párů jedním fotonem Násobení náboje v nanokrystalech CdS, SdSe – kvantová výtěžnost 700% (90% E fotonu) Vícevrstvé struktury GaInP2 – Eg = 1,89eV GaAs – Eg = 1,42eV Ge – Eg = 0,67eV

11 Trojitý tandemový článek

12

13 Šestinásobný tandemový článek

14 Články s kvantovou jámou
Quantum well SC (1990 – Barnham, Duggan) Vícevrstvá struktura s heterogenními přechody Podobné tandemovým článkům Napětí řízeno spodními strukturami GaAsP, InGaAs – 2% Články s horkými nosiči Využití „horké“ energie před „schladnutím“ elektronu Kontakty = rezonanční „tunely“

15 Fluorescentní kolektory
Vysoká optická absorpce Krystalický křemík Úspora materiálu Využití stávajících technologií

16

17 Organické články Polymery + anorganické sloučeniny
Polythiofen/TiO2 Nanostruktura – velká efektivní plocha Malá účinnost – 12% Vysoká cena – 8 Euro/Wp

18

19 Umělá fotosyntéza Příroda – hlavní zdroj energie Noční a denní fáze

20

21 Umělá fotosyntéza Produkce vodíku a kyslíku jen za přítomnosti světla
Následné využití v palivových článcích Reakční centra Světlosběrný komplex