Κατασκευή μηχανικής ρυθμιστικής διάταξης και χρήση σε σύστημα ηλεκτρικού χαρακτηρισμού ηλιακών κυψελών

Abstract

Η τεχνολογία ηλιακών κυψελών λεπτών υμενίων αποτελεί μια πολύ σημαντική εξέλιξη στον τομέα της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Καθώς όμως είναι σχετικά πρόσφατη παρουσιάζει ακόμα πολλές δυσκολίες και προβλήματα που θα πρέπει να επιλυθούν.Έτσι θα μπορεί να αποτελέσει μια άμεση και πρακτική λύση στον χώρο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Λαμβάνοντας υπόψη τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει θεωρείται ότι η τεχνολογία ηλιακών κυψελών λεπτών υμενίων αποτελεί το μέλλον της ηλιακής ενέργειας. Σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή μιας μηχανικής ρυθμιστικής διάταξης για μέτρηση των χαρακτηριστικών καμπυλών ρεύματος-τάσης (I-V) μιας ηλιακής κυψέλης τεχνολογίας CIGS. Η διάταξη αυτή θα πρέπει να πραγματοποιεί μετρήσεις με τρόπο ώστε να μην δημιουργεί προβλήματα στην λειτουργία των ηλιακών κυψελών. Αυτό είναι πολύ σημαντικό αφού οι μέχρι τώρα αντίστοιχες προσπάθειες (συγκολλήσεις, προϋπάρχουσες διατάξεις για την μέτρηση χαρακτηριστικών σε συμβατικές κυψέλες πυριτίου) δημιουργούσαν πολύ σημαντικά προβλήματα στην λειτουργία των κυψελών. Έτσι η διάταξη αυτή αποτελείται από δυο ακροδέκτες.Ο ένας είναι κάθετος προς την κυψέλη. Ο άλλος ακροδέκτης είναι σχεδόν παράλληλος με αυτή (για την ακρίβεια με μια μικρή κλίση ως προς αυτη). Ο κάθετος ακροδέκτης μπορεί να κινείται και στις τρεις διαστάσεις. Δηλαδή μπορεί να σαρώνει όλη την επιφάνεια της κυψέλης. Ο παράλληλος ακροδέκτης, μπορεί να πραγματοποιεί μικρές μετατοπίσεις καθ’ύψος. Φωτογραφίες, τρισδιάστατες απεικονίσεις και τα κατασκευαστικά σχέδια της διάταξης βρίσκονται στο αντίστοιχο κεφάλαιο της εργασίας. Πράγματι από την διαδικασία των μετρήσεων αποδείχθηκε ότι η κατασκευή έχει τη δυνατότητα να πραγματοποιεί μετρήσεις άμεσα, με ευκολία και με ακρίβεια. Το σημαντικότερο όμως είναι ότι δεν δημιουργεί προβλήματα στην λειτουργικότητα των ηλιακών κυψελών λεπτών υμενίων. Με τον τρόπο αυτό μετρήθηκαν τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά σε 21 κυψέλες. Όλες οι κυψέλες ήταν τοποθετημένες σε ένα δοκίμιο. Τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά που μετρήθηκαν ήταν η χαρακτηριστική καμπύλη ρεύματος-τάσης (I-V), ο βαθμός απόδοσης και άλλα ηλεκτρικά μεγέθη. Τέλος μετρήθηκε και μια συμβατική κυψέλη κρυσταλλικού πυριτίου. Αυτές οι κυψέλες χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές φωτοβολταϊκής τεχνολογίας. Τελικά πραγματοποιήθηκε σύγκριση μεταξύ των αποτελεσμάτων των δυο τεχνολογιών.

The technology of the thin film solar cells, is a very important development in the field of photovoltaics. Since it is relatively new, it still presents a number of difficulties and problems, which need to be solved. So it can become direct and practical solution in the area of renewable energy sources, since the advantages are many and highly significant. For this reason, it is thought that the technology of thin film solar cells constitutes the future of solar energy. This thesis aims at the construction of a mechanical device for the measurement of the voltage – current characteristics curves (I-V), of a solar cell CIGS’s technology. This mechanical adjusting module must carry out measurements in a way, that does not create problems, in the the function of the solar cells. This is very important since the attemps made so far (weldings, pre - existence arrangements for characteristics measurement in conventional sillicone cells) have caused important problems in cell’s function. So this construction consists of two pins, one vertical to the cell and the other almost parallel to this ( specifically, this has a slight tilt to the cell). The vertical pin can move in three dimensions. So it can rake the whole surface of the cell. The parallel pin can make small displacements in height. Photographs, 3-D depictions as well as the constructive outline of the device, can be found at the corresponding chapter of this study. Indeed as it has been proved from the procedure of the measurements, this consrtuction has the ability, to measure directly, easily, practically and without provoking problems to the operation of the thin film solar cells. In this way have been measured the electrcal characteristics of 21 cells. These cells were placed in a module. The electrical characteristics measured were the current – voltage characteristic curve, the efficiency and others such as reffering in the corresponding chapter of the measurements. Finally a conventional crystalline sillicone cell has been measured.This type of solar cells is widely used to applications of photovoltaics. Finally, a comparison between the two types of technologies took place.