Η τεχνολογία φωτοβολταϊκών λεπτών φιλμ πυριτίου συνδυάζει χαμηλό κόστος
παραγωγής, μικρό χρόνο ενεργειακής απόσβεσης και χαμηλές απαιτήσεις σε
πρώτες ύλες. Ωστόσο, μειονεκτήματα όπως η χαμηλή απόδοση και η
φωτοεπαγόμενη υποβάθμιση του άμορφου πυριτίου καθιστουν την τεχνολογία
αυτή λιγότερο ανταγωνιστική σε σχέση με τα φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού
πυριτίου. Για να αυξηθεί η απόδοση χρησιμοποιούνται περισσσότερα ενεργά
στρώματα οδηγώντας σε φωτοβολταϊκά πολυεπαφών. Συνδυάζοντας άμορφο και
μικροκρυσταλλικό πυρίτιο, με ενεργειακό χάσμα περίπου 1.7eV και 1.1eV
αντίστοιχα προκύπτει η διάταξη a-Si/μc-Si.
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται εκτενώς το φωτοβολταϊκό a-Si/μc-Si, το
οποίο αναφέρεται και ως micromorph. Μελετώνται τα χαρακτηριστικά των ενεργών
υλικών από τα οποία αποτελείται και οι ιδιότητες εκείνες που απαιτούνται για
υψηλής ποιότητας επιστρώσεις. Παρουσιάζονται τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της
τεχνολογίας φωτοφολταϊκών λεπτών φιλμ πυριτίου και οι διαφορές της με τις
υπόλοιπες τεχνολογίες. Μελετάται επίσης η δομή της διάταξης a-Si/μc-Si και η
έρευνα που αφορά τις τεχνικές βελτιστοποίησής της και την αύξηση της απόδοσης.
Στη συνέχεια γίνεται πειραματική μελέτη για τις επιδόσεις ενός φωτοβολταϊκού
πλαισίου a-Si/μc-Si σε συνθήκες εξωτερικού χώρου, σε σύγκριση με φωτοβολταϊκά
πλαίσια άλλων τεχνολογιών πυριτίου, ενός μονοκρυσταλλικού και ενός άμορφου.
Το πλαίσιο a-Si/μc-Si της εταιρείας Heliosphera που μελετήθηκε έχει υποστεί την
αναμενόμενη φωτοεπαγόμενη υποβάθμιση και η απόδοσή του σε πρότυπες
συνθήκες βρέθηκε ίση με 8.14% με μια μείωση 8.5% από την αρχική απόδοση.
Μελετήθηκε η εξάρτηση της επίδοσης των φωτοβολταϊκών πλαισίων από την
μεταβολή της γωνίας πρόσπτωσης, τη θερμοκρασία και την ένταση της ηλιακής
ακτινοβολίας. Επιβεβαιώθηκε πειραματικά η μείωση της απόδοσης του πλαισίου a-Si/μc-Si με την αύξηση της αέριας μάζας, κάτι που παρατηρήθηκε και για το πλαίσιο
αμόρφου πυριτίου. Η μελέτη φωτοβολταϊκών πλαισίων σε συνθήκες εξωτερικού
χώρου θα οδηγήσει στην κατανόηση των διαφορών μεταξύ διαφορετικών
τεχνολογιών και στη σημασία των κλιματολογικών συνθηκών ενός τόπου στην
επιλογή των φωτοβολταϊκών πλαισίων για κάποια εγκατάσταση. / Thin film silicon photovoltaic technology combines low production cost, short energy
payback time and low demands of raw materials. However, drawbacks as low
efficiency and light induced degradation make this technology less competitive in
regard to crystalline silicon solar cells. In order to increase the efficiency, more active
layers are used leading to multijuction photo voltaics. Combining amorphous and
microcrystalline silicon with energy bandgap of 1.7eV and 1.1eV correspondingly,
results in the device a-Si/μc-Si..
In this work a-Si/μc-Si, which is also referred as micromorph, is thoroughly
presented. The characteristics of its active materials and the properties required for
device quality layers are studied. The specific properties of thin film silicon
photovoltaics are presented along with the differences with other technologies. The
structure of the a-Si/μc-Si device and the research for its optimization techniques
and efficiency increase are also studied.
An experimental study takes place for the performance of an a-Si/μc-Si photovoltaic
module in outdoor conditions, in comparison with other silicon photovoltaic
technologies, as monocrystalline and amorphous silicon. The module a-Si/μc-Si of
the company “Heliosphera” that was studied has undertaken the prospective light
induced degragation and its efficiency in standard conditions was 8.14% with a
reduction of 8.5% from the initial efficiency. The performance of the photovoltaic
modules was studied under the effect of shifts in the angle of incidence,
temperature changes and changes in the solar irradiation intensity. The reduction in
the efficiency of the a-Si/μc-Si module with the increase of the air mass was
experimentally confirmed and was also verified for the amorphous silicon module.
The study of photovoltaic modules in outdoor conditions will lead in better
understanding the differences among various technologies and the effect of the
climate conditions of a location on the choice of the photovoltaic modules for an
installation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/6523 |
| Date | 09 December 2013 |
| Creators | Κουτσουράκης, Γεώργιος |
| Contributors | Γιαννούλης, Παναγιώτης, Koutsourakis, Georgios, Γιαννούλης, Παναγιώτης, Λευθεριώτης, Γεώργιος, Πομόνη, Αικατερίνη |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 6 |
| Relation | Η ΒΚΠ διαθέτει αντίτυπο της διατριβής σε έντυπη μορφή στο βιβλιοστάσιο διδακτορικών διατριβών που βρίσκεται στο ισόγειο του κτιρίου της. |
Page generated in 0.0142 seconds