Diss. (sammanfattning) Uppsala : Uppsala universitet, 2005. / Härtill 7 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Uppsala : Univ., 2004. / Härtill 9 uppsatser.

The purpose of this report is to document the experiments carried out, methods used and results gained during research into how the silicon content of an aluminium alloy affects the coefficient of thermal expansion (CTE). The goal of this paper is to better understand and to find a relation between silicon content and the coefficient of thermal expansion. Experiments were carried out using carefully prepared samples of Al Si alloys (0, 7, 10 and 20% Si content). Using these alloys, the CTE could be measured using a dilatometer.Comparative analysis carried out could map the effects of silicon content on the coefficient of thermal expansion and an equation was created. Using simple graphs and the rule of mixture method, the authors were able to build a simple tool for calculating the CTE of specific aluminum silicon alloys.

<p>The purpose of this report is to document the experiments carried out, methods used and results gained during research into how the silicon content of an aluminium alloy affects the coefficient of thermal expansion (CTE).</p><p>The goal of this paper is to better understand and to find a relation between silicon content and the coefficient of thermal expansion.</p><p>Experiments were carried out using carefully prepared samples of Al Si alloys (0, 7, 10 and 20% Si content). Using these alloys, the CTE could be measured using a dilatometer.Comparative analysis carried out could map the effects of silicon content on the coefficient of thermal expansion and an equation was created. Using simple graphs and the rule of mixture method, the authors were able to build a simple tool for calculating the CTE of specific aluminum silicon alloys.</p>

Detta arbete syftade till att svara dels på vilka solcellstyper som finns på den svenska marknaden och vad som skiljer dem åt, dels hur förutsättningarna ekonomiskt ser ut för solceller i Sverige. Arbetets metod bestod av en litteraturstudie och en marknadssammanställning. Resultatet visade på att solceller finns etablerade på den svenska marknaden och att det är monokristallina och polykristallina kiselsolceller som dominerar utbudet. Kiselceller har fördelen att grundämnet finns i stor koncentration på jorden men de kräver en energikrävande process för tillverkningen. Vidare visade resultatet att en mindre del av marknaden utgörs av tunnfilmssolceller av CIGS och CdTe. Tunnfilmerna har en tjocklek ned till en mikrometer och har en tillverkningsprocess som är enklare och mindre energikrävande. Förutsättningarna för solceller i Sverige är betydligt sämre än för sydligare länder och även inom Sverige varierar förutsättningarna stort. Endast med hjälp av flera subventioner kan solceller i mindre skala göras ekonomiskt hållbara idag. / The purpose of this paper was to examine which types of solar cells are available on the Swedish market, their technical properties and the economic conditions for photovoltaics in Sweden. The method consisted of a literature study and a market survey. The result showed that photovoltaics are well established on the Swedish market and that it is monocrystalline and polycrystalline silicon solar cells which dominate. Silicon cells have the advantage of an unlimited supply of the chemical element. However the manufacturing process is an energy consuming. Furthermore, the results showed that a small part of the market is made up of thin film solar cells of CIGS and CdTe. Thin films have a thickness down to a micrometer and the manufacturing process is easier and less energy consuming. The condition for photovoltaics in Sweden is less favorable than in countries situated further south. The prerequisite also varies largely in Sweden. Only with the help of subsidies may photovoltaic on a smaller scale be made economically viable today.

I kommersiella litiumjonbatterier används ofta grafit i anodmaterialet, främst på grund av att det reversibelt kan placeras litiumjoner mellan dess lager. Grafit har dock en begränsad energitäthet och forskning bedrivs därför för att finna metoder som kan öka energitätheten hos anodmaterialet. Kisel, som har en betydigt högre energitäthet, kan interkalleras i grafiten för att öka energitätheten. För att undvika en förstörande volymexpansion som sker under litieringen när kisel tillämpas måste interkalleringen göras med kiselnanopartiklar. En skalbar metod för att framställa kiselnanopartiklar på nanografitflak har tagits fram och presenterats i en artikel av Phadatare et al. Syftet bakom det här arbetet har varit att lägga grund för en storskalig produktion av kiselbaserade anoder avsedda att användas i litiumjonbatterier för att ge dem en ökad kapacitet. Målet med arbetet var att genom laborativa undersökningar presentera hurvida metoden presenterad i artikeln är repeterbar samt hur olika parametrar påverkar resultatet inför en uppskalning. Resultaten bekräftade att metoden presenterad i artikeln är repeterbar och att den tillhörande ugnsprocessen bör utföras i en rörugn. Resultaten visade också att temperaturen för ugnsprocessen inte bör sänkas till så lågt som 600 °C, men att potential finns för att kunna sänka temperaturen från nuvarande 800 °C. Vid nuvarande temperatur bör andelen kisel inte ökas till ≥ 47 %, men bedöms ha potential att kunna ökas från nuvarande 33 %. Resultaten visade endast en liten bildning av kiselnanopartiklar då ett kiselpulver av annan kvalitet än det beskrivet i artikeln användes och visade på att valet av utgångsmaterialet är av stor vikt. Resultaten visade vidare att dispergeringsmedlet polyvinylakohol, PVA, inte kan uteslutas. Resultaten tydde på att det finns potential för att kunna minska andelen PVA, men att det inte bör reduceras till motsvarande en halverad koncerntration av vad som presenterats i artikeln. Resultaten visade också att processen måste utföras i en syrefattig miljö för att inte orsaka oxidaton av nanografiten. Däremot tydde resultaten på att mekanismen för bildningen av kiselnanopartiklar inte är syrekänslig och att mekanismen inte tycks vara beroende av att just PVA utgör den, om teorin stämmer, nödvändiga vätekällan. / In commercial lithium ion batteries graphite is often used in the anode material, mainly because it can reversibly contain lithium ions between the layers. However, graphite has a limited energy density and research is therefore being performed to find methods that will increase the energy density of the anode material. Silicon, which has a significantly higher energy density, can be intercalated in the graphite to increase the energy density. However, in order to avoid a destructive volume expansion that occurs during the lithiation, the intercalation must be performed with silicon nanoparticles. A scalable method for producing silicon nanoparticles on nanographite flakes has been developed and presented in an article by Phadatare et al. The purpose behind this work has been to lay the foundation for large-scale production of silicon- based anodes intended to be used in lithium-ion batteries to provide them with increased capacity. The aim of the work was to present whether the method is repeatable and how different parameters affect the results for an upscaling, which was done through laboratory investigations. The results confirmed that the method presented in the article is repeatable and that the process should be carried out using a tube furnace. The results also showed that the temperature of the oven process should not be lowered to 600 °C, but that there is potential to lower it from the current 800 °C. At the current temperature, the percentage of silicon should not be increased to ≥ 47 %, but is considered to have the potential to be increased from the current 33 %. Only a small proportion of silicon nanoparticles was formed when a silicon powder of a different quality than that described in the article was used and showed that the choice of the silicon starting material is of great importance. The results further revealed that the dispersant polyvinyl alcohol, PVA, cannot be excluded. The results showed that there is potential to reduce the proportion of PVA, but that it should not be reduced to as much as half the concentration that is presented in the article. The results showed that the process must be carried out in an oxygen-poor environment in order not to cause oxidation of the nanographite. However, the results also indicated that the mechanism for the formation of silicon nanoparticles is not oxygen sensitive and that the mechanism, if the existing theory is correct, does not appear to be dependent on PVA beeing the source of hydrogen.

In this thesis, the process of fabricating PEDOT:PSS/c-Si hybrid solar cells has been investigated with the goal of performing a proof of concept as well as to determine the influence on solar cell performance of some processing parameters. Properties of PEDOT:PSS film formation and metal contact formation were investigated as a first step. Additionally, the surface passivation properties of PEDOT:PSS on n-Si have been studied and carrier lifetimes of 300 <img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cmu" />s were measured by quasi steady-state photoconductance and photoluminescence carrier lifetime imaging of silicon substrates that had PEDOT:PSS spin-coated onto both sides. Finally, working PEDOT:PSS/c-Si hybrid solar cells of both the FrontPEDOT and BackPEDOT concepts were successfully fabricated and their current-voltage characteristics were measured. The champion device showed a JSC of 23.0 mA/cm2, a VOC of 520 mV and a FF of 59% as measured directly after fabrication. Repeating the measurements the following day showed a strong degradation of the cells, particularly of the JSC. It can be concluded from this work that fully working PEDOT:PSS/c-Si hybrid solarcells of both the FrontPEDOT and BackPEDOT types can be fabricated through a simple and low-cost production route. The quality of the metal contacts is of very high importance for the function of the cells. The cells are heavily degraded within less than 24 hours when stored in atmoshperic conditions, but some of the function can be regained by annealing and edge isolation. Achieving better wetting on Si substrates after certain cleaning procedures is an important point for further study. PEDOT:PSS has been seen to have some excellent passivation properties on c-Si, although these results show a strong dependency on the specific type of PEDOT:PSS. / I denna uppsats har tillverkningen av PEDOT:PSS/c-Si hybridsolceller undersökts med målet att tillverka en fungerande solcell samt att bestämma påverkan på cellens prestanda av vissa processparametrar. Polymerfilmbildning och metallkontaktbildning undersöktes som ett första steg. Dessutom studerades polymerfilmens förmåga att passivera n-Si ytor, och livstider hos laddningsbärare på ca 300<img src="http://www.diva-portal.org/cgi-bin/mimetex.cgi?%5Cmu" />s mättes genom QSSPC och PL-I på kiselsubstrat med polymerfilmer på båda sidor. Slutligen tillverkades fungerande polymer/kisel hybridsolceller av både FrontPEDOT och BackPEDOT typ och de elektriska egenskaperna bestämdes. Den bästa cellen hade JSC=23.0 mA/cm2, VOC=520 mV och FF=59%, uppmätt direkt efter tillverkningen. Upprepning av mätningarna följande dag visade en stark degradering av cellerna, i synnerhet av kortslutningsströmmen. Man kan dra slutsatsen från detta arbete att fullt fungerande polymer/kisel hybridsolceller av både FrontPEDOT och BackPEDOT typ kan tillverkas genom en enkel och kostnadseffektiv produktionsväg. Kvaliteten på metallkontakterna är av mycket stor betydelse för cellernas funktion. Cellerna försämras kraftigt inom mindre än 24 timmar vid förvaring i atmosfäriska förhållanden, men en del av funktionen kan återfås genom upphettning och kantisolering. Att uppnå bättre vätning på kiselsubstrat efter vissa rengöringsmetoder är en viktig punkt för vidare studier. Polymerfilmer av PEDOT:PSS har visat sig ha utmärkta passiveringsegenskaper på kiselytor, även om dessa resultat visar ett starkt beroende på den specifika typen av PEDOT:PSS.

Diatoms are photosynthetic protists that reside in aquatic environments. A unique feature of diatoms is their cell wall structure made of silica. Silicon is a limiting nutrient for diatoms. The bioavailable form of silicon in aquatic environments is silicic acid. Since the intracellular concentration of silicon is many times greater than the extracellular concentration in aquatic habitats, silicon transporters (SIT) are required that actively transports silicic acid into the cell. In the diatom Chaetoceros affinis two such transporters have been reported, SIT1 (CaSIT1) and SIT2 (CaSIT2). Gene expression of CaSIT1 is increased at low extracellular concentration of silicic acid (&lt;30 µM), while at higher concentrations the transportation is dominated by diffusion. On the contrary, CaSIT2 does not seem to be affected by variations in environmental silicic acid concentrations, and its role in the transportation of silicic acid remains unclear. The aim of this study was to evaluate the relative gene expression of CaSIT1 and CaSIT2 in C. affinis, using realtime-PCR. The diatom was cultivated in two media: one with full nutrients (control) and one without added silicon (-Si). In addition, C. affinis was also cultivated with a second diatom, Cylindrotheca fusiformis, in respective media (mixed cultivation). Due to extensive primer-dimers, CaSIT2 was excluded from the proceeding analysis of the samples. Analysis showed that the relative gene expression of CaSIT1 was increased by silica limitation (ANOVA: p &lt; 0,05), in accordance with previous studies. The effect of competition however resulted in a decrease of gene expression (ANOVA: p &lt; 0,05). The combined effect, the interaction of competition and silica limitation, did not result in a significant change of the gene expression (ANOVA: p = 0,38). However, there was an increased variation among the mixed cultures, which could be a result of RNA degradation considering the poor RNA quality of the samples. The results from this study show that realtime-PCR is an effective method to measure gene expression of silica transporters, provided that the primers have been correctly evaluated. / Diatomer är vattenlevande, fotosyntetiska protister som kännetecknas av att dess cellväggsstruktur är uppbyggd av kiseldioxid. Kisel är ett begränsande näringsämne för diatomer. Den biotillgängliga formen av kisel i akvatisk miljö är kiselsyra. Eftersom den intracellulära koncentration av kisel är mångfaldigt högre än den extracellulära i de flesta akvatiska habitat, krävs kiseltransportörer (SIT) som aktivt pumpar in kiselsyran. Hos diatomen Chaetoceros affinis har två kiseltransportörer rapporterats, SIT1 (CaSIT1) och SIT2 (CaSIT2). Genuttrycket av CaSIT1 ökar vid låg koncentration av extracellulär kiselsyra (&lt;30 µM), medan vid högre koncentrationer domineras transporten av diffusion. I motsats tycks CaSIT2 inte påverkas av variationer i tillgänglig kiselsyra, och dess roll vid transport av kiselsyra är oklar. Syftet med föreliggande arbete var att med realtids-PCR undersöka det relativa genuttrycket av CaSIT1 och CaSIT2 hos C. affinis. Diatomen odlades i två medium: en med komplett näringsinnehåll (kontroll) och en med samma näringsinnehåll förutom kisel (-Si). Därutöver odlades även C. affinis tillsammans med Cylindrotheca fusiformis, i respektive medium (mixad kultur). På grund av omfattande primer-dimers uteslöts CaSIT2 primers från analys av proverna. Det relativa genuttrycket av CaSIT1 ökade vid kiselbegränsning (ANOVA: p &lt; 0,05), i enlighet med tidigare studier. Effekten av konkurrens resulterade däremot i en minskning av genuttryck (ANOVA: p &lt; 0,05). Den kombinerade effekten (konkurrens och kiselbegränsning) resulterade inte i en signifikant förändring av genuttrycket (ANOVA: p = 0,38). Det var en ökad variation bland de mixade kulturerna, vilket eventuellt förklaras av degraderat RNA då RNA-kvalitén över lag var väldigt låg för de flesta prover. Resultaten i denna studie visar att realtids-PCR är en effektiv metod för att undersöka genuttryck av kiseltransportörgener, under förutsättning av primers utvärderats korrekt.

LiDAR is a remote sensing technology that uses a laser to map the surrounding environment. With its many applications, for example in autonomous vehicles, LiDAR is a growing field within technology and research. The silicon photomultiplier (SiPM) is a solid state device commonly used in the receiving system of a LiDAR. However, ambient light from sun or other light sources is also seen by the photodetector which creates noise in the receiving system. The purpose of this work is to examine how the performance of a 1D LiDAR with a SiPM receiver can be predicted, given a certain level of ambient light, target reflectance and measuring distance. This was carried through by working with mathematical models and comparing the outcomes to lab measurements of a certain LiDAR model. The outcome showed that describing the performance of the particular LiDAR by a model based on incident photon rate was difficult mainly due to the unknown relation between how the voltage signal threshold in the receiving electric circuit for when the LiDAR stops the time measurement relates to the number of microcells activated in the SiPM during a time span. However, the results obtained suggest a threshold value of between around 20 and 60 microcells activated within a 1 ns time interval, but further tests are needed in order to confirm or reject this. Of the two other approaches tried, the signal voltage model gave reasonable results for the values tested but in a rather indirect way. The other approach, describing the connection between DC noise and AC RMS noise in the receiving system gave results deviating between 40% and 320% from the lab results, i.e. not so good match. / LiDAR är en fjärranalysteknik som använder laser för att kartlägga ett geografiskt område. Med flertalet användningsområden, bland annat inom industrin för självstyrande fordon, är LiDAR ett växande teknik- och forskningsområde. Kisel-fotomultiplikatorn är en halvledarapparat som ofta används i LiDAR-mottagarsystemet. Bakgrundsljus från omgivningen detekteras dock också av fotodetektorn vilket orsakar  brus i mottagarsystemet. Detta arbete syftar till att testa metoder för hur prestandan hos en 1D LiDAR med en kisel-fotomultiplikator i mottagaren kan estimeras, i en viss nivå av bakgrundsljus, med en viss målreflektans på ett visst mätavstånd. Detta utfördes genom att arbeta med matematiska modeller och jämföra dess resultat med resultat från laborativa tester på en viss LiDAR-modell. Det visade sig vara svårt att beskriva prestandan för denna LiDAR enligt en modell baserad på fotonflöde, huvudsakligen på grund av den okända kopplingen mellan tröskelnivån i termer av voltsignal i mottagarkretsen då tidmätningen stoppas och antalet aktiverade mikroceller i kisel-fotomultiplikatorn under ett visst tidsintervall. De resultat som erhölls visar dock på en träskelnivå någonstans mellan 20 och 60 mikroceller inom ett 1 ns tidsintervall, men ytterligare tester bör genomföras för att konfirmera eller förkasta detta. Av de övriga två angreppssätten prövade, gav modellen baserad på voltsignal rimliga resultat för värdena testade men på ett relativt indirekt sätt. Försök till beskrivning av sambandet mellan DC brus och AC RMS brus i mottagarsystemet gav resultat med mellan 40% och 320% avvikelse från de laborativa mätningarna, relativt dåligt alltså.

The importance of further research in the field of solar cells is crucial for the transition to cleaner energy. The aim of this project is to design and manufacture a contact system that can measure busbarless solar cells with an LBIC-system. In this project mono-crystalline busbarless solar cells were utilized, busbarless solar cells only have small fingers that go vertically. When an incident photon hits the solar cell it can be absorbed by the bulk material, by the pn-junction an electrical field will set the electrons in motion so an electrical current can be harvested. LBIC, which stands for light beam induced current is a technique to spatially map the quantum efficiency of a solar cell, there is also an availability to make phasemeasurements. There are two different quantum efficiencies, External quantum efficiency (EQE) and Internal quantum efficiency (IQE). The phase measurement of the LBIC shows how much resistance exists between the point of current-generation and the contacts where the current is collected. A contact system with a comb-like figure of phosphor bronze was manufactured and mounted on to the LBIC-machine. Several measurements were executed on two solar cells. This new contact system can measure busbarless solar cells, with a good connection to almost all the fingers on the solar cell. The lack of contact with some fingers seemed to not affect the end result too much. It isn’t vital to have contact with all fingers to get a decent LBIC-mapping. / Vikten av ytterligare forskning inom området solceller är avgörande för omställningen till renare energi. Syftet med detta projekt är att designa och tillverka ett kontaktsystem som kan mäta solceller utan busbars med ett LBIC-system. I detta projekt användes monokristallina solceller utan busbars, solceller utan busbars har endast smala fingrar som går vertikalt. När en infallande foton träffar solcellen kan den absorberas av bulkmaterialet, vid pn-övergången kommer ett elektriskt fält att sätta elektronerna i rörelse så att en elektriskström kan samlas in. LBIC, som står för light beam induced current är en teknik för att rumsligt kartlägga kvantverkningsgraden för en solcell, det finns även en möjlighet att göra fasmätningar. Det finns två olika kvanteffektiviteter, Extern kvanteffektivitet (EQE) och Intern kvanteffektivitet (IQE). Fasmätningen av LBIC visar hur mycket motstånd som finns mellan punkten för strömgenerering och kontakterna där strömmen samlas. Ett kontaktsystem med en kamliknande figur gjord av fosforbrons tillverkades och monterades på LBIC-maskinen. Flera mätningar utfördes på två solceller. Detta nya kontaktsystemet kan mäta solceller utan busbars, med bra anslutning till nästan alla fingrar på solcellen. Bristen på kontakt med enskilda fingrar verkade inte påverka slutresultatet alltför mycket. Det är alltså då inte nödvändigt att ha kontakt med alla fingrar för att få en anständig LBIC-mätning.