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