De nos jours, et après plus de quatre décennies de recherche et développement de la technologie CIS, une concurrence directe avec la technologie silicium est toujours loin d'être gagnée; néanmoins, il existe certains marchés de niche où la technologie silicium ne peut pas être utilisée ou est moins appropriée. Les procédés de fabrication actuels présentent certains inconvénients: (i) certain(e)s matériaux et/ou techniques utilisé(e)s ont une forte empreinte environnementale, (ii) certains matériaux alternatifs développés sont coûteux, (iii) certaines techniques utilisées ne sont pas facilement industrialisables ou basées sur l'utilisation d'atmosphères toxiques. Ce travail de thèse présente une stratégie de transition vers un processus basé exclusivement sur l’utilisation à la fois de la pulvérisation cathodique et de matériaux respectueux de l'environnement. Dans ce cadre, nous avons utilisé la pulvérisation cathodique pour déposer le contact arrière en molybdène. Nous avons développé un nouveau procédé de dépôt de la couche absorbante basé sur l’utilisation de la pulvérisation, à température ambiante et à partir d'une seule cible quaternaire sans apport supplémentaire de sélénium. Nous avons également développé des procédés de pulvérisation à température ambiante pour déposer la couche tampon (ZnSxO1-x) et la couche fenêtre (i-ZnO/AZO). Plusieurs techniques de caractérisation (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Effet Hall, GDOES, UV-Vis, et IV) ont été utilisées pour étudier l'effet des conditions de dépôt sur les propriétés des couches minces ainsi que pour caractériser les cellules solaires finales dont le meilleur résultat obtenu sur l'efficacité est proche de 12%. / Nowadays, and after more than four decades of research and development of the CIS based technology, a direct competition with silicon technology is still far from being won; however there exists some niche markets where the silicon technology cannot be used (flexible photovoltaic) or less favourable (BIPV). The current fabrication processes are still suffering from some drawbacks: (i) some of the used materials and/or techniques have a large environmental footprint (CBD-CdS/CBD-ZnSxO1-x), (ii) some developed alternatives are expensive (evaporated InxSy), (iii) the used techniques are not easily up scalable (evaporation) or based on the use of toxic atmospheres (Se based). This PhD work presents our strategy in moving towards a full sputtering process and in using only environmentally friendly materials. In this framework, we kept using standard material and process for the deposition of the back contact layer. We developed a new process for the deposition of the absorber layer which is based on pulsed DC-magnetron sputtering at room temperature from a single quaternary target without any additional selenium supply, followed by an annealing under inert atmosphere. We developed a room temperature sputtering process for the deposition of the ZnSxO1-x buffer layer. We also developed our appropriate pulsed DC and RF sputtering processes for the deposition of the window layer. Several characterisation techniques (XRD, SEM, FIB-SEM, EDX, Raman, SIMS, Hall Effect, GDOES, UV-Vis, and I-V) have been used to investigate the effect of deposition conditions on thin films properties as well as to characterize the final solar cells which best efficiency result is slightly under 12%.

Ο σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η βελτιστοποίηση της απόδοσης των επιταξιακών ηλιακών κυττάρων τύπου n+ p p+, ως προς τον πάχος της p περιοχής. Αναπτύχθηκε ένα 3D μοντέλο αυτού του τύπου πολυκρυσταλλικού πυριτίου και έγινε ανάλυση των φωτοβολταϊκών παραμέτρων αυτού. Για να έχουμε διαφορετικού μεγέθους κρυσταλλικών κόκκων κύτταρα χρησιμοποιήθηκαν πλακέτες από την βάση, την μέση και την κορυφή της κρυσταλλικής κολώνας βελτιωμένης ποιότητας μεταλλουργικού πυριτίου (UMG) πάνω στις οποίες έχει αναπτυχθεί λεπτό ή παχύ επιταξιακό στρώμα. / Thiw essay is about the optimization of the performance of the n+pp+ type epitaxial solar cells. The parameter that was optimized, is the thikness of the p area.

Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας, η οποία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ασύρματης Τηλεπικοινωνίας του Πανεπιστημίου Πατρών, είναι η εξέταση του φαινομένου της υποβάθμισης των χαρακτηριστικών ιδιοτήτων φωτοβολταϊκών πλαισίων πυριτίου. Στα πλαίσια αυτά πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε πλαίσια πολυκρυσταλλικού και μονοκρυσταλλικού πυριτίου με κατάλληλη πειραματική διάταξη εγκατεστημένη στην οροφή του κτιρίου του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Πραγματοποιήσαμε ημερήσιες μετρήσεις, σε ηλιόλουστες ημέρες,και για μεγάλο χρονικό διάστημα έτσι ώστε να έχουμε όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα κατάλληλα για επεξεργασία. Ο έλεγχος για πιθανή υποβάθμιση (PID) βασίστηκε σε σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων σε διάρκεια τριών ετών και σε ανάλυση αυτών με βάση δύο συγκεκριμένα μοντέλα ερευνητών. Συγκεκριμένα στη σύγκριση τριών ετών ο έλεγχος πραγματοποιήθηκε για παραπλήσιες τιμές προσπίπτουσας ακτινοβολίας και θερμοκρασίας των πλαισίων. Οι συγκρίσεις βάσει των μοντέλων των ερευνητών πραγματοποιήθηκαν σύμφωνα με τα πρότυπα της κάθε μεθόδου. Στο μοντέλο Kahoul συγκρίναμε τα πειραματικά μας δεδομένα σε STC συνθήκες με βάση τα δεδομένα του κατασκευαστή. Στην συνέχεια εξετάσαμε την εφαρμογή του μοντέλου Martinez-Moreno επεκτείνοντας το σε ένα μόνο πλαίσιο που λειτουργεί σε συγκεκριμένες συνθήκες ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Υπήρξαν περιορισμοί όμως σε εξειδικευμένο τεχνολογικό υλικό και αδυναμία εύρεσης περισσότερων παλαιών μετρήσεων κατάλληλων για σύγκριση ώστε να μπορέσουμε να παρουσιάσουμε περισσότερους τρόπους ελέγχου. Τα συμπεράσματα που εξήχθησαν συνηγορούν στην άποψη, η οποία έχει εκφραστεί και από αρκετούς ερευνητές, ότι τέτοια πλαίσια όταν λειτουργούν υπό αυτές τις συνθήκες δεν υφίστανται εμφανή υποβάθμιση των ιδιοτήτων τους, σε μικρό τουλάχιστον χρονικό διάστημα. / The purpose of this thesis, undertaken within the Wireless Communications Laboratory, University of Patras, is to examine the phenomenon of silicon photovoltaic module’s degradation. The experimentation field was held in the roof of the building of Electrical and Computer Engineering department. A polycrystalline and a monocrystalline solar module were used for this study. During the experiments, we tried to make daily measurements on sunny days, so we can collect as much data as possible for appropriate elaboration. Testing for possible degradation was based on a simple comparison of experimental results over three years. In addition, an evaluation of experimental results was held based on two specific researchers’ models. In particular, three years comparing control performed for similar values of incident radiation and temperature of the modules. The comparisons of models based on researchers performed according to the standards of each method. In order to apply the model Kahoul we compared our experimental data at STC conditions with the manufacturer's data. Then we examined the application of the model of MartinezMoreno, by extending it on a single module that works in well defined conditions of radiation and temperature. However, the limitations in our specialized materials technology and the weakness finding more old measurements suitable for comparison did not allow us to apply other methods of control. The conclusions drawn advocate the view, that has been expressed by several researchers, that such modules when operating under these conditions do not appear degradation of their properties, at least in short time.

Οι φωτοπολλαπλασιαστές Πυριτίου (Silicon Photomultipliers, SiPMs) είναι ελκυστικοί υποψήφιοι για την αντικατάσταση των φωτοπολλαπλασιαστών στην πυρηνική ιατρική απεικόνιση. Οι SiPMs είναι συμπαγείς και μικρού μεγέθους, εξασφαλίζουν υψηλό κέρδος με χαμηλή τάση πόλωσης, ενώ έχουν γρήγορη απόκριση. Επιπλέον, δεν επηρεάζονται από τα ισχυρά μαγνητικά πεδία, γεγονός που επιτρέπει τη χρήση τους στο γοργά αναπτυσσόμενο πεδίο του PET-MRI. Ωστόσο, η ανάπτυξη πρωτότυπων μικρών ανιχνευτικών διατάξεων που βασίζονται στους SiPMs παρουσιάζει μεγάλες σχεδιαστικές απαιτήσεις, εφόσον είναι απαραίτητη η αποδοτική σύζευξη του σπινθηριστή και του SiPM, όπως επίσης και η βελτιστοποίηση της ενίσχυσης και ψηφιοποίησης του σήματος. Σε αυτή την εργασία εξετάστηκε η λειτουργικότητα τριών βασικών μονάδων SiPM της εταιρίας SensL κατά τη σύζευξή τους με διάφορους ανιχνευτές σπινθηρισμού, κατάλληλους για συστήματα SPECT και PET. Ως ραδιενεργές πηγές χρησιμοποιήθηκαν τα ισότοπα 99mTc, 111In και 18F. Το σύστημα ανάγνωσης-επεξεργασίας των λαμβανόμενων σημάτων απαρτίζεται από ένα κύκλωμα προενισχυτή της εταιρίας SensL, ενισχυτή και ADC τύπου ΝΙΜ καθώς και το λογισμικό MPA/WIN, το οποίο διαβάζει δεδομένα από μια κάρτα PCI. Οι παράμετροι που μετρήθηκαν είναι το σχήμα του εξερχόμενου παλμού, ο ρυθμός σκότους (Dark Count Rate, DCR), η ανιχνευτική ικανότητα, η γραμμικότητα και η ενεργειακή διακριτική ικανότητα του συστήματος για διαφορετικές τάσεις πόλωσης (Vbias) και ενέργειες φωτονίων γ. Η βέλτιστη ενεργειακή διακριτική ικανότητα για την ενέργεια των 511 keV ήταν 11%, η οποία αυξάνεται στο 23% για ενέργεια 140 keV. Η τάση πόλωσης επηρεάζει ισχυρά το πλάτος του εξερχόμενου παλμού, ενώ η διάρκεια του παλμού παρουσίασε μικρότερες διακυμάνσεις. Η σχετικά αργή χρονική απόκριση των ενισχυτών NIM περιόρισε τη δυνατότητα μετρήσεων σε όλους τους διαθέσιμους σπινθηριστές, αλλά έδωσε το κίνητρο του σχεδιασμού και της κατασκευής στο εργαστήριο νέων κατάλληλων κυκλωμάτων ενίσχυσης και ψηφιοποίησης γρήγορων παλμών. / Silicon Photomultiplier (SiPMs) detectors are attractive candidates for the replacement of Photomultipliers in nuclear imaging. They are compact, they provide high gain with low bias voltage and have fast response. In addition strong magnetic fields don’t influence them, which allows their use in the emerging field of PET-MRI. The development of small prototypes based on SiPMs has several design challenges, since it is necessary to optimize scintillator and SiPM coupling, as well as signal amplification and digitization. In this work we have investigated the performance of three basic SiPM modules constructed by SensL corporation coupled to various scintillator detectors, suitable for SPECT and PET systems. The radioactive sources that we used were 99mTc, 111In and 18F. The readout system includes the SensL preamplifier circuit, a NIM amplifier and ADC and MPA/WIN software. The parameters that have been measured are output pulse shape, dark count rate (DCR), detection efficiency, linearity and energy resolution for different bias voltages (Vbias) and energies. Best energy resolution for 511keV was 11% and was increased to 23% for 140keV. Vbias strongly affects output pulse amplitude, while time duration has smaller variations. The performance of a custom amplifier is presented and further optimizations in readout electronics are discussed.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η λειτουργία φωτοβολταϊκών πλαισίων πολυκρυσταλλικού πυριτίου και συγκεκριμένα γίνεται εξαγωγή των dc παραμέτρων (ηλεκτρικά χαρακτηριστικά) του συγκεκριμένου τύπου φωτοβολταϊκού πλαισίου υπό φωτισμό σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. Αρχικά παρατίθεται η θεωρία για τα ηλιακά κύτταρα που είναι η βασική δομική μονάδα του φωτοβολταϊκού πλαισίου. Για να μπορεί να γίνει εύκολα αντιληπτό σε όλους το φωτοβολταϊκό φαινόμενο, δίδεται μια διεξοδική περιγραφή της λειτουργίας της p-n επαφής. Παράλληλα, μελετώνται κάποια προβλήματα που μπορεί να προκύψουν στις φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις και οι πιθανοί τρόποι σύνδεσης μιας οικιακής εγκατάστασης. Στην συνέχεια ακολουθεί το πειραματικό μέρος. Σε αυτό παρουσιάζεται μια σειρά μετρήσεων που διεξήχθησαν κατά την διάρκεια του ακαδημαικού έτους 2008-2009 και η χάραξη γραφικών παραστάσεων μέσω των οποίων καταδεικνύεται πόσο επηρεάζεται η λειτουργία των φωτοβολταϊκών πλαισίων από κάποιους περιβαλλοντικούς παράγοντες σε διαφορετικές εποχές. Τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την πειραματική διαδικασία παρέχουν γνώση για την μελέτη μιας πραγματικής εγκατάστασης στην περιοχή της Πάτρας. Το πιο σημαντικό αποτέλεσμα είναι η ετήσια συνολική αποδιδόμενη ενέργεια από το πλαίσιο πολυκρυσταλλικού πυριτίου των 80W σε κλίση 38 μοίρες στην περιοχή της Πάτρας που είναι 98 KWh/έτος. Στη μελέτη αυτή περιλαμβάνεται και μια πρόταση εγκατάστασης φωτοβολταϊκών στην ταράτσα της φοιτητικής εστίας του Πανεπιστημίου Πατρών. Λαμβάνοντας υπόψιν μας τις ενεργειακές ανάγκες της φοιτητικής εστίας, έγινε προσπάθεια να βρεθεί μια λύση τοποθέτησης των φωτοβολταϊκών πλαισίων, έτσι ώστε το σύστημά μας να είναι λειτουργικό καλύπτωντας όσο το δυνατό τις ανάγκες για ηλεκτρική ενέργεια. Θεωρείται όμως αναγκαίο να αναφερθεί οτι οι πειραματικές μετρήσεις στις οποίες στηρίζεται η μελέτη αυτή συνιστούν ένα μέρος μόνο των μετρήσεων οι οποίες απαιτούνται για την πλήρη ανάπτυξη και διερεύνηση του θέματος που πραγματεύεται η παρούσα Διπλωματική εργασία. / The present thesis studies the operation of polycrystalline silicon solar modules and concretely the export of dc parameters (electric characteristics) of the particular type of solar module under real conditions of operation. Initially, the thesis mentions the theory of the solar cells that are the basic structural unit of solar modules. In order the photovoltaic phenomenon, to be easier understood to all people, an extensive description of operation of p-n junctions is given. At the same time, certain problems which come out in photovoltaic installations are studied and the likely ways of connection of domestic installation. Then, the experimental part follows. At this part, a group of measurements are presented which were made at the duration of academic year 2008-2009 and the mapping out of graphic representations, which shows the influence of the operation of solar modules from certain environmental factors per season. The results that came out from the experimental process constitute knowledge for the study of a real installation at the region of Patras-Greece. The most important result is the annual total energy yield from polycrystalline silicon solar module of 80W αt tilt angle 38 degrees at Patras being 98 KWh/year. It is included in this study an indicative photovoltaic installation at the flat-roof of students‟ housing of University of Patras. Knowing the energy needs of students‟ housing, we try to find a solution of placement of solar modules, so our system to be functional as long as possible for the needs for electric energy. It is however necessary to mention that the experimental measurements on which this study is built constitute a part only of the measurements required for the full development and investigation of the issue addressed by this thesis.

Τα τελευταία χρόνια η ενεργειακή κρίση έχει αρχίσει και γίνεται ορατή σε όλες τις εκφάνσεις της καθημερινής ζωής, επηρεάζοντάς την σε σημαντικό βαθμό. Τα αποθέματα πετρελαίου λιγοστεύουν με ταχύτατους ρυθμούς ενώ η ζήτηση αυξάνεται με φρενήρεις ρυθμούς. Ταυτόχρονα, οι φυσικές καταστροφές, σημαντικό μέρος των οποίων αποδίδεται στην κλιματική αλλαγή, που με τη σειρά της αποδίδεται –εν μέρει- στην ρύπναση εξαιτίας της παραγωγής και χρήσης συμβατικών μορφών ενέργειας, και στη συνεχιζόμενη μόλυνση του περιβάλλοντος κατέστησαν αναγκαία την εύρεση και εφαρμογή εναλλακτικών μορφών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, φιλικές προς αυτό. Λύση στο αδιέξοδο αυτό φαίνεται να δίνουν οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας καθώς σιγά-σιγά κατακτούν ολοένα και περισσότερο έδαφος στο χώρο της ενέργειας. Μορφές Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας αποτελούν η αιολική ενέργεια, η ηλιακή, η υδροηλεκτρική, η ενέργεια από βιομάζα, η γεωθερμία, η παλιρροιακή ενέργεια, κ.α. οι οποίες αναπτύσσονται.Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με την μελέτη της χρησης μιας καινοτόμας τεχνολογιας των φωτοβολταικών μονάδων με το όνομα ηλιακοί ιχνηλάτες.Αρχικά πραγματοποιείται εκτενής αναφορά στην βασική θεωρία της φωτοβολταικής τεχνολογίας δηλαδή στο φωτοβολταικό φαινόμενο,στα φωτοβολταικά κύταρρα και στην μοντελοποίηση του φωτοβολταικού κυτάρρου με την βοήθεια του προγραμματιστικού περιβάλοντος ΜΑTLAB.Στην συνέχεια παρουσιάζονται βασικές γνώσεις πάνω στην ηλιακή ακτινοβολία και την θέση του ηλίου σε σχέση με την γη που ειναι απαραίτητες αφου σε αυτες στηρίζονται οι βασικοί αστρονομικοί αλγόριθμοι που χρησιμοποιούν τα συστήματα ιχνηλάτισης του ηλίου που μελετώνται.Ακολουθεί εκτενής αναφορά στην θεωρία των συστημάτων ιχνηλάτισης ανοιχτού και κλειστού βρόχου καθως και στους σημαντικότερους αστρονομικούς αλγορίθμους που εχουν επινοηθεί μεχρι σήμερα.Επίσης γίνεται συγκριτική μελέτη με την βοήθεια προσομοιώσεων του ΜΑΤLAB μεταξύ των σταθερών πάνελ και αυτών με ιχνηλάτιση ανοιχτού βρόχου.Επίσης πραγματοποιείται η διάκριση μεταξύ μονοαξονικών και διαξονικών ηλιακών ιχνηλατών ανοιχτού και κλειστού βρόχου.Στο κεφάλαιο 5 παρατίθενται οι 2 αλγόριθμοι που κατασκευάσθηκαν ετσι ωστε να προσομοιώσουμε μέσω του ΜΑΤLAB την θέση του ηλίου κατα την διάρκεια μιας ολόκληρης ημέρας για οποιαδήποτε χρονολογία και τοποθεσία επυθημούμε καθως και για να υπολογίσουμε την ολική ευθεία, διάχυτη και ανακλώμενη ηλιακή ακτινοβολία εκείνης της ημέρας!Τρέχοντας λοιπόν μια ολοήμερη προσομοίωση λαμβάνουμε τα απαραίτητα στοιχεία(μετρήσεις) ωστε να να πραγματοποιήσουμε μια συγκριτική μελέτη μεταξύ των συστημάτων ιχνηλάτισης ανοιχτού βρόχου που χρησιμοποιούν τον αστρονομικό αλγόριθμο που δημιουργήσαμε και των ηλιακών ιχνηλατών κλειστού βρόχου που με την βοήθεια πυρανομέτρου μετρούν την ηλιακή ακτινοβολία. Παράλληλα χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο που κατασκευάσαμε για προσομοίωση της τροχιάς του ηλίου δημιουργήσαμε ενα πρόγραμμα στο MATLAB με το οποιο εισάγοντας τις γεωγραφικές συντεταγμένες του τόπου που μας ενδιαφέρει αλλα και την παγκόσμια ημερομηνία και ώρα παίρνουμε μια τρισδιάστατη απεικόνιση της θέσης στην οποία πρέπει να τοποθετήσουμε το σταθερό φωτοβολταικό μας πλαίσιο εαν θέλουμε να επυτήχουμε την μέγιστη απόδοση.Αυτή είναι μια πολυ σημαντική λεπτομέρεια αφου ετσι πραγματοποιείται και σύγκριση ολων των προηγούμενων με τα σταθερά πάνελ που ομως εχουν την δυνατότητα εποχιακής ρύθμισης.Τελος προτείνεται η βέλτιστη οικονομικά αλλα και ενεργειακά λύση ωστε να επυτήχουμε την υψηλότερη απόδοση. Ολοι οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιήθηκαν περιγράφονται και επεξηγούνται αναλυτικά σε κάθε κεφάλαιο. / This analysis deals with the study of the use of an innovative technology for photovoltaic modules named Solar trackers.Initially it is being made extensive referaince to the basic theory of photovoltaic technology as the photovoltaic effect, the photovoltaic cells simulated with the help of programming environment of MATLAB.Also the basic knowledge of solar radiation and the position of the sun in relathion to earth are being illustrated since these are based on the astronomical algorithms that tracking systems use.There is also an extensive raiference to open and closed loop tracking systems as well as the most important astronomical algorithms have been devised up to now.Also a comparative study with the help of MATLAB simulations between fixed panels and with an open loop tracking system has been made.Last we made the distinction between single-axle and two axles solar trackers open and closed loop.At Chapter 5 lists the 2 algorithms constructed so as to simulate with MATLAB the position of the sun during a whole day for any date and location we desire and to estimate the total direct, diffuse and reflected sunlight that day!

Les technologies photovoltaïques représentent un grand espoir dans le domaine de l’énergie. Nous en sommes actuellement à la troisième génération de cellules solaires, composées de dispositifs nano structurés. A ces échelles, les performances mesurées par des techniques usuelles sont globales. Pour accéder aux grandeurs physiques locales, des outils de caractérisation avancés sont nécessaires. L’objectif de cette thèse est la mesure de travail de sortie et de temps de vie de porteurs par microscopie à force atomique et spectroscopie électronique. Après un rappel historique sur les technologies permettant de récolter l’énergie lumineuse, puis une explication détaillée du principe de fonctionnement des techniques de caractérisation employées, nous présenterons trois études :1) Une mesure de travail de sortie sur hétérostructures de silicium-germanium par XPEEM et KFM, pour démontrer la complémentarité des deux techniques. Nous verrons qu’elles sont capables d’imager des variations de travaux de sorties de l’ordre de 10 meV, et qu’elles ont permis de révéler un effet d’inversion de contraste dû à un état de surface. 2) Une mesure de travail de sortie par KFM sur matériaux III-V. Nous verrons que la résolution spatiale maximale est dépendante d’un effet de recouvrement de courbure de bandes, mis en évidence grâce à une simulation auto-cohérente du potentiel de surface. 3) Une technique permettant de reconstruire une cartographie de temps de vie de porteurs, grâce à l’acquisition de plusieurs images KFM sous illumination modulée en fonction de la fréquence. Cette technique a été appliquée avec succès sur une cellule solaire organique de type PBTFB-PCBM. / Photovoltaic technologies represent a great hope for actual energetic issues. We are now working with the third generation of solar cells, composed of nano structured devices. At these levels, the performances measured by conventional techniques are averaged. In order to access local physical quantities, advanced characterization technics have to be developed. The goal of this thesis is the local measurement of work function and carrier lifetime by atomic force microscopy and electron spectroscopy. After a historical overview on photovoltaic technologies and a detailed explanation of the operating principle of the characterization techniques, we present three studies:1) A work function measurement on silicon-germanium heterostructures by XPEEM and KFM, to demonstrate the complementarity of these techniques. We saw that both are able of imaging small (10 meV) work function variations, and have revealed a contrast inversion effect due to a surface state.2) A work function measurement by KFM on III-V materials. We saw that the maximum spatial resolution is dependent on a bend bending covering effect, highlighted with a self-consistent simulation of the surface potential.3) A technique giving access to carrier lifetime mappings, through the acquisition of several KFM images as a function of frequency modulated illumination. This technique has been successfully applied to an PBTFB-PCBM organic solar cell.

Στην παρούσα διπλωματική γίνεται ανάλυση και μοντελοποίηση ενός φωτοβολταϊκού και ενός αιολικού συστήματος συνδεμένα στο δίκτυο. Το φωτοβολταϊκό σύστημα θα αποτελείται απο 400 πλαίσια συνδεμένα μεταξύ τους, έναν μετατροπέα ανύψωσης της συνεχούς τάσης που βγάζουν τα φωτοβολταϊκά στην έξοδό τους και έναv αντιστροφέα που μετατρέπει την συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη. Το αιολικό σύστημα αποτελείται απο μια ανεμογεννήτια, μια επαγωγική μηχανή διπλής τροφοδοσίας (DFIG), έναν ανορθωτή που μετατρέπει την εναλλασσόμενη τάση που δίνει στην έξοδό της η μηχανή σε συνεχή, και έναν αντιστροφέα που μετατρέπει την τελετυαια τάση σε εναλλασσόμενη. Στα συστήματα αυτά θα εφαρμόσουμε μια κατάλληλη στρατηγηκή ελέγχου, προκειμένου να έχουμε την μέγιστη παραγωγή ισχύος. Στο παραπάνω σύστημα θα αναλύσουμε θεωρητικά τη λειτουργία του και στη συνέχεια θα το προσωμοιώσουμε μέσω του Simulink του MATLAB. / This thesis is an analysis and modeling of a PV and a wind system connected to the network. The photovoltaic system consists of 400 panels connected together, a dc boost converter and an inverter. The wind system consists of a double fed induction generator (DFIG), a rectifier, and an inverter. These systems will implement the appropriate control in order to have the maximum power output. We will theoretically analyze the function of the above system and then the simulate it's operation through MATLAB's Simulink.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διεξαγωγή και επεξεργασία μετρήσεων με στόχο την μελέτη καταπονημένων φωτοβολταϊκων πλαισίων από υπερτάσεις, που δημιουργούνται λόγω κεραυνικών πληγμάτων, για την εξαγωγή συμπερασμάτων για την λειτουργία τους και την απόδοσή τους. Η διάρθρωση της διπλωματικής εργασίας έχει ως εξής: Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία θεωρητική αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και πιο συγκεκριμένα στα φωτοβολταϊκά συστήματα. Περιγράφονται συνοπτικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας, οι κατηγορίες των φωτοβολταϊκών συστημάτων και η σύγχρονη αγορά παγκοσμίως και ειδικότερα στην Ελλάδα. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται μια θεωρητική ανάλυση του φωτοβολταϊκού φαινομένου καθώς επίσης και των ηλεκτρικών χαρακτηριστικών των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Επίσης αναφέρονται οι παράγοντες και πως αυτοί επηρεάζουν την απόδοση ενός φ/β στοιχείου. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται σε θεωρητικό επίπεδο ο ολοκληρωμένος τρόπος αντικεραυνικής προστασίας φωτοβολταϊκών διατάξεων, όπως ορίζουν οι σχετικοί διεθνείς κανονισμοί και γίνεται αναφορά και στις ζώνες αντικεραυνικής προστασίας. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφεται ο τρόπος με τον οποίο πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις με στόχο την σύγκριση των αποδόσεων ενος καταπονημένου φωτοβολταϊκου πλαισίου κι ενός καινούριου. Στην συνέχεια παρατίθενται οι μετρήσεις που διεξήχθησαν κατά τη διάρκεια δύο μηνών (Οκτώβριος – Νοέμβριος, 2009) και επιπρόσθετα οι χαρακτηριστικές Ι – V και P – V των δοκιμαστικών φωτοβολταϊκών πλαισίων που προέκυψαν από κάθε μέτρηση. Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο γίνεται η εξαγωγή συμπερασμάτων και η παράθεση προτάσεων για την περαιτέρω μελέτη των επιπτώσεων των κεραυνικών πληγμάτων, σε φωτοβολταϊκές διατάξεις. / The object of the following essay is the conduct and elaboration of measurements aiming at the study of stressed photovoltaic frames from hypertensions caused by lightning strikes, for the inference regarding their operation and their efficiency. The structure of this essay is the following: In the first chapter there is a theoretical report in the renewable sources of energy and more precisely in the photovoltaic systems. The advantages and disadvantages of this technology, the categories of photovoltaic systems and the modern market worldwide and more specifically in Greece are briefly described. The second chapter presents a theoretical analysis of the photovoltaic phenomenon as well as the electric characteristics of PV modules. Tthe factors and the influence on the efficiency of PV modules are also reported. The third chapter presents in theoretical level the completed way of lightning protection of PV arrays, as the relevant international regulations define and a briefly report in the areas of lightning protection. The fourth chapter describes the way the measurements were conducted aiming at the comparison of the efficiency between a stressed PV module and a new one. Then, the measurements carried out during two months (October - November, 2009) as well as the characteristics I - V and P - V of the tested PV modules resulted from each measurement are cited. Finally, in the fifth chapter, conclusions are exported and proposals are cited for further study of the lightning strikes consequences , in PV arrays.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Simulink ένα φωτοβολταϊκό σύστημα το οποίο αποτελούνταν από ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο των 60W, έναν DC/DC μετατροπέα Buck-Boost και ένα φορτίο. Στη συνέχεια εφαρμόσθηκαν τέσσερις διαφορετικές μέθοδοι ελέγχου στο φωτοβολταϊκό σύστημα με στόχο να λειτουργεί στο σημείο απόδοσης μέγιστης ισχύος (MPP) και συγκρίναμε τα αποτελέσματα της κάθε μια μεθόδου. Οι μέθοδοι που εφαρμόσθηκαν ήταν η μέθοδος Ανοιχτού Κυκλώματος (Open Voltage Method), η μέθοδος Διαταραχής και Παρατήρησης (Perturb and Observe Method), η μέθοδος Διαφορικής Αγωγιμότητας (Incremental Conductance) και προτείναμε και μια βελτιωμένη μέθοδο Διαταραχής και Παρατήρησης (Improved Perturb and Observe Method). / In this diploma thesis a photovoltaic system was simulated with the program Simulink. The photovoltaic system consisted of a photovoltaic panel of 60W, a buck-boost DC/DC converter and a load. Then four different control methods where applied so that the photovoltaic system would operate at the maximum power point (MPP) and the results of each control method were compared. The control methods which were applied were the Open Voltage Method, the Perturb and Observe Method, the Incremental Conductance Method and we proposed an improved Perturb and Observe Method.