Ηλεκτρικός Χαρακτηρισμός Φωτοβολταϊκών Δομών Μικροκρυσταλλικού Πυριτίου

Abstract

Στην εργασία αυτή μελετήθηκαν πειραματικά και θεωρητικά, φωτοβολταϊκά στοιχεία άμορφου πυριτίου (a-Si) και μικροκρυσταλλικού πυριτίου (mc-Si). Οι πειραματικές μετρήσεις έγιναν σε εργαστηριακό χώρο, συνθήκες κενού και για μεταβλητή θερμοκρασία για όλα τα δείγματα μας. Βάσει των ηλεκτρικών μετρήσεων εξήχθησαν συμπεράσματα για τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά των στοιχείων αυτών που στο σκοτάδι λειτουργούν σαν απλοί δίοδοι επαφής. Στο θεωρητικό μέρος, παρουσιάστηκαν οι αρχές λειτουργίας και τα βασικά ηλεκτρικά χαρακτηριστικά της διόδου επαφής αλλά και των φωτοβολταϊκών στοιχείων. Πιο συγκεκριμένα στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μία αναφορά στην ιστορική εξέλιξη της τεχνολογίας των φωτοβολταϊκών και στα χαρακτηριστικά του ήλιου. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύονται οι ημιαγωγοί, η δίοδος p-n και οι αρχές λειτουργίας του φωτοβολταϊκού φαινομένου. Στο τρίτο και το τέταρτο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά οι τεχνολογίες λεπτών υμενίων και η θεωρία για το περιοριζόμενο ρεύμα λόγω φορτίων χώρου (space charge limited current-SCLC). Το πέμπτο κεφάλαιο αφορά το πειραματικό μέρος όπου περιγράφεται η μεθοδολογία που χρησιμοποιήθηκε, τα αποτελέσματα καθώς και τα συμπεράσματα που προέκυψαν από αυτά.

This diploma thesis involves experimental and theoretical study of amorphous (a-Si) and microcrystalline Silicon (mc-Si). The experiments were conducted in laboratory room, under vacuum conditions and variable temperature for all our samples. Based on the data collected, conclusions were made about the electrical properties of such samples. These samples under dark conditions operate as ordinary p-n diodes. On the theoretical level, the principles of operation and the electrical characteristics of amorphous and microcrystalline silicon solar cells were presented. More specifically, the first chapter discusses the historical evolution of photovoltaic technology and the sun's characteristics. The semiconductors, the p-n diode and the characteristics of solar cells are analyzed in chapter two. The technologies of thin film solar cells are described in chapter three while in four the SCLC theory is represented. The fifth chapter regards the experimental part, where the methodology used is described, the results and the conclusions based on them.