atomki-mslab-logoatomki-mslab-logoatomki-mslab-logoatomki-mslab-logo
  • Kezdőlap
  • Kutatás
    • Irányvonalak
    • Együttműködések
    • Publikáció
      • Folyóirat publikáció
      • Szakmai előadás
      • Ismeretterjesztő előadás
      • Diplomamunkák, szak- és TDK-dolgozatok
      • Poszter
  • Laboratórium
    • Az ATOMKI-ról
    • Rólunk
    • Infrastruktúra
    • Munkatársak
    • Digitalizáció
    • Elnyert pályázatok
      • Gazdaságfejlesztési és Innovációs Operatív Program
      • Nemzeti Kulturális Alap
      • Új Nemzeti Kiválóság Program
      • Kooperatív Doktori Program
    • Díjak
    • Kapcsolat
  • Események

Ferenczi György Emlékdíj 2017

DÍJAK

Pályázat azonosítója: Ferenczi György Emlékdíj (2017)

Pályázat futamideje: 2017

Pályázó PhD hallgató: Soha Márton

Témavezető: Vad Kálmán

N-típusú szilícium napelemek tisztításának optimalizálása, ipari felhasználás számára

A napelemek által nyert energia felhasználás egyik legnagyobb előnye, hogy piaci árának ráfordítása után akár 20-30 évig képesek hiba nélkül üzemelni és folyamatos szintű energia ellátást biztosítani a háztartások számára.  Nagy potenciált látok a technológia gyártásban, hiszen még megoldatlan az a kérdés, hogy lehetséges-e magas hatékonyságú napelemeket vásárolni viszonylag alacsony áron. Emellett a kimagasló hatásfokú napelemek előállítása nemcsak költséges, de környezetszennyező is. Ennek a problémának a megoldása is a jövő feladata lesz. A napenergia mennyisége, ami eléri a földet 1 órán belül az a teljes energia igény minden emberi tevékenységnek egy évre. Azon a napon, amikor a Nap megszűnik és az üzemanyaga véget ér, az mintegy 6 milliárd év múlva lesz, ez azt jelenti, hogy a napenergia valóban végtelen mennyiségű emberi léptékben. Sőt, ez az energiaforrás lehet megoldás a környezeti problémákra és a globális felmelegedésre is. Ezért a különféle megújuló energiaforrások közül, a napenergiát úgy lehet tekinteni, mint egy erős forrást a jövő energiájára. Hosszú ideig, a napenergia drágább volt, mint a fosszilis üzemanyagok. Azonban hála a folyamatos nagyüzemi növekedésnek és fontos technológiai fejlődésnek, az ára a napenergiának egyre összehasonlíthatóvá vált a hagyományos energiaforrásokkal. Mióta felfedezték a 1940-es években, Bell laboratóriumában New Jersey-ben, a szilícium alapú napelem eszközöket, soha nem hagyták abba a fejlesztését és ez marad napjainkban is a legnagyobb rész a PV (Photo voltage) piacon (~ 90%-os piaci részesedéssel 2013-ban).

Általában a fémek diffúziója a félvezető anyagokban 100,000-szer vagy 1,000,000-szor gyorsabb, mint az általános dópolt anyagoknak. Ezek a szennyeződések mély csapdákat kreálnak a szilíciumban, ami gyors élettartam csökkenéshez vezet. Vas, nátrium, kálium, réz, nikkel, ezüst, arany, palládium, titánium, krómium a leggyakoribb szennyezők. Általános gyakorlat, hogy a fémszennyeződés bárhol előfordulhat. A szilícium cellák esetében ezek a szennyeződések károsítják azok minőségét úgy, hogy megölik a kisebbségi töltéshordozókat. Ezért kell használni vegyszereket a tisztításuk során, hogy ezektől a nem kívánt összetevőktől megszabaduljunk. Különböző szilícium napelem cellákat szándékosan beszennyeztem különböző fémekkel, (Fe, Cu, Cr, Co, W, Zn, Ti) ezután vizsgáltam a szennyeződés mértékét rajtuk koncentrációban, a cellák élettartamát (1. ábra), és végül különböző tisztítási folyamatokkal próbáltam eltávolítani a szennyeződéseket a felületről.

1. ábra: Normalizált tényleges kisebbségi töltéshordozók élettartam csökkenése a magas hőmérsékletű folyamat lépése után, szemben a fémes szennyeződés koncentrációjával, a szilícium felülettel a magas hőmérsékletű folyamat előtt. Különböző szimbólumok különböző fém szennyezést jelentenek.

Manapság ipari gyártásban nem tisztítanak szilícium alapú napelemek így csak 18% körüli hatásfokot érnek el. Kutatási, fejlesztési munkákban, prémium termékek előállításakor tisztítanak, így 20% fölötti hatásfok is elérhető. Ezek a folyamatok hosszadalmasak, költségesek, sok vegyszert használnak így környezet károsítóak. A programom fő célja csökkenteni a költségeket, a vegyszer felhasználást és a tisztításra fordított időt. Az irányított szennyezési tapasztalatok szenvednek a környezeti hatásoktól és súlyosan befolyásolják azt. Nagyon óvatos fertőtlenítő eljárást kell végezni, hogy megóvjuk sikeresen a mintákat a környezeti hatásoktól. A kísérletek optimalizálva lettek a magasabb teljesítmény és reprodukálhatóság miatt. A célja a szennyezésnek, hogy létrehozzunk egy tisztító adatbázist, ami egy minimális tisztítási hatást nyújt ahhoz, hogy nyomon lehessen követni a napelem cella munka folyamatait a gyártás során [1], [2].

Célkitűzés

Három adatbázist sikerült létrehozni a munkám során. Az első a töltés és visszatöltés (feed/bleed) adtabázis, amelyben, a tartály kicserélési térfogatot nyertem ki az (outplating) kibocsájtás tapasztalatokból, ami végre volt hajtva a HF/HCl tartályban különböző fémekkel. A második az élettartam degradációs eredmények, ahol a kisebbségi töltéshordozók élettartama volt kinyerve, különböző Si felületi koncentrációkból különböző fémekkel. Végül a harmadik a tisztítás hatékonyság adatbázis, amelynél szintén a kisebbségi töltéshordozók élettartama volt kinyerve különböző tisztítási eljárások során, különböző fémeken.

Irodalomjegyzék

[1] M Haslinger, M Soha, S Jambaldinni, A Hajjiah, J Szlufcik, J Poortmans, J John Novel wet chemical cleaning concepts for high efficiency silicon solar cells 33rd European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. Brussels: WIP – Edizioni Scietifiche, (2017). pp. 628-630.

[2] Haslinger M, Soha M, Robert S, Claes M, Mertens PW, John J ‘Just-clean-enough’: Optimization of wet chemical cleaning processes for crystalline silicon solar cells SOLID STATE PHENOMENA 255: pp. 344-347. (2016)

Kapcsolódó weboldal: http://www.mikroalap.hu/Ferenczi

Vissza az DÍJAK főoldalra
Megosztás

Keresés

Kategóriák

  • Díjak
  • Diplomamunkák, szak- és TDK-dolgozatok
  • Ferenczi György Emlékdíj
  • Folyóirat publikáció
  • GINOP
  • Ipari megoldások
  • Ismeretterjesztő előadás
  • Kooperatív Doktori Program
  • Kultúra és oktatás
  • Kutatási irányvonal
  • Nanostruktúrák szintézise
  • Nemzeti Kulturális Alap
  • Orvosi implantátumok funkcionalizálása
  • Pályázatok
  • Poszter
  • Publikáció
  • Szakmai előadás
  • ÚNKP
  • Űrkutatás

Konzorciumi pályázat

Konzorcium vezető:
Debreceni Egyetem

Copyright © 2021 Atomki – Minden jog fenntartva!
  • No translations available for this page