CIGS Τεχνολογία Φωτοβολταϊκών Λεπτών Υμενίων: Οπτικός Χαρακτηρισμός Χαλκοπυριτικών Απορροφητών σε εξάρτηση από τη θερμοκρασία

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά τον οπτικό χαρακτηρισμό χαλκοπυριτικών απορροφητών CIS και CIGS της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας σε εξάρτηση από τη θερμοκρασία. Σκοπός της είναι η μελέτη απορροφητών που προβλέπεται να αντικαταστήσουν την τεχνολογία φωτοβολταϊκών πυριτίου. Η τεχνολογία φωτοβολταϊκών λεπτών υμενίων χαλκοπυριτών αναδεικνύεται υπερέχουσα και ως προς την απόδοση και ως προς το κόστος. Ειδικά, η εργασία αυτή έχει ως στόχο τον ακριβή προσδιορισμό του μεγέθους της περιοχής ενεργειακής απορρόφησης (ενεργειακών χασμάτων) και τη διερεύνηση των παραμέτρων των ενεργειακών μεταβάσεων που επηρεάζουν την απορρόφηση της ηλιακής ενέργειας σε τριμερείς CuInS2 (CIS) και τετραμερή CuIn1-xGaxS2 (CIGS) σουλφίδια χαλκοπυριτών. Οι απορροφητές CIS και CIGS μελετώνται με τη μέθοδο της φασματοσκοπίας Φωτοανακλαστικότητας (Modulated Photoreflectance PR) σε ένα εύρος θερμοκρασιών που εκτείνεται από χαμηλές θερμοκρασίες 10 Κ έως τη θερμοκρασία δωματίου (RT= 300 Κ). Τα ενεργειακά χάσματα των CuIn1-xGaxS2 (CIGS) εξαρτώνται από την ποσοστιαία σύσταση (% Ga) του απορροφητή και μεταβάλλονται μεταξύ των χασμάτων των αντίστοιχων τριμερών CuInS2 (CIS) και CuGaS2 (CGS). Πρώτη φορά καταγράφονται φάσματα σε τόσο μεγάλο εύρος θερμοκρασιών στην οικογένεια των χαλκοπυριτικών σουλφιδίων για τον προσδιορισμό των των θεμελιωδών ενεργειακών χασμάτων και των παραμέτρων των ενεργειακών μεταβάσεων. Συνολικά, η παρούσα διπλωματική εργασία συντελεί στην καλύτερη γνώση των ιδιοτήτων των χαλκοπυριτικών σουλφιδίων (CIGS) που είναι υποψήφια για την αντικατάσταση της τεχνολογίας φωτοβαλταϊκών πυριτίου.

CIGS Thin Film Photovoltaic Thechnology Optical Characterization of Chalcopyrite Absorbers as a Function of Temperature