Οργανικά Φωτοβολταϊκά

Abstract

Η Ευρωπαϊκή Ένωση, της οποίας μέλος είναι και η Ελλάδα, έχει θέσει ως στόχο της για το 2020 το 20% της κατανάλωσης ενέργειας να προέρχεται από ανανεώσιμες πηγές. Η ηλιακή ακτινοβολία αποτελεί ανεξάντλητη πηγή ενέργειας για τη Γη και μέσω διαφόρων μεθόδων μπορεί να αξιοποιηθεί για την παραγωγή και κατανάλωση ενέργειας. Ένας τρόπος αξιοποίησης της ενέργειας αυτής είναι μέσω των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η παρουσίαση μιας νέας κατηγορίας φωτοβολταϊκών συστημάτων που ονομάζονται οργανικά φωτοβολταϊκά. Στην κατηγορία αυτή, το πυρίτιο, που είναι ο δημοφιλέστερος και ευρύτερα χρησιμοποιούμενος ημιαγωγός, αντικαθίσταται από υλικά που περιέχουν άνθρακα και για το λόγο αυτό ονομάζονται οργανικά. Αξίζει να διευκρινιστεί πως τα οργανικά φωτοβολταϊκά αποτελούν ένα τμήμα του ευρύτερου τομέα των φωτοβολταϊκών συστημάτων και για τον λόγο αυτό θεωρήθηκε σωστό να γίνει μια εκτενέστερη παρουσίαση των φωτοβολταϊκών. Αρχικά, παρουσιάζονται οι πρωτογενείς πηγές ενέργειας με αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Ακολουθεί αναδρομή στην ιστορία των φωτοβολταϊκών και γίνεται αναφορά στην ηλιακή ακτινοβολία και τον Ήλιο, που αποτελεί την μοναδική πηγή ενέργειας για την λειτουργία τους. Στη συνέχεια, γίνεται εισαγωγή στα φωτοβολταϊκά συστήματα και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης αυτών. Σε επόμενο κεφάλαιο αναλύεται η δομή των ηλιακών κυττάρων και γίνεται επεξήγηση των ημιαγωγών, της διόδου p-n, του τρόπου κατασκευής τους, των μεθόδων προσμίξεων και του τρόπου λειτουργίας ενός φωτοβολταϊκού στοιχείου. Αναφέρονται τα είδη των φωτοβολταϊκών: κρυσταλλικά στοιχεία,thin film, πολλαπλών στρωμάτων, οργανικά και νανοκρυσταλλικά. Το σημαντικότερο τμήμα της εργασίας είναι αυτό που περιγράφει τα οργανικά φωτοβολταϊκά, την αρχή λειτουργίας τους, τις κατηγορίες που υπάρχουν, την δομή, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα καθώς και ορισμένες δυνατότητες για βελτίωση. Τέλος, παρουσιάζονται ορισμένες εφαρμογές και παραδείγματα

The European Union, whose member is Greece, has set as a target until 2020 the 20% of energy consumption to become from renewable sources. The sun is an inexhaustible source of energy on Earth and can be used through various methods, for energy production. One way of harnessing this energy is through photovoltaic systems. The purpose of this project is to present a relatively new class of photovoltaic systems called organic photovoltaics (OPV). In this category the silicon which is the most popular and widely used semiconductor is replaced by carbon-containing material and for this reason is called organic. It is worth clarifying that organic photovoltaics are a part of the larger field of photovoltaic systems and for this reason it is considered appropriate to make a more extensive presentation of photovoltaics. Initially, there are presented the primary sources with reference to renewable energy sources. Then follows the history of photovoltaics and reference to the sun energy and the sun, which is the only source of power for their operation. Subsequently, there is an introduction to photovoltaic systems and the advantages and disadvantages of their use. The next chapter is analyzing the structure of solar cells and the following are being explained: the semiconductors, p-n diode, method of manufacture, methods of impurities and the operation of a photovoltaic cell. Indicating the types of PV: crystalline, thin film, multilayer, organic and nanocrystalline. The most important part of this project is the one that describes the organic photovoltaics, their operating principles, the categories that exist, their structure, advantages and disadvantages and also some opportunities for improvement. Finally some applications and examples are presented in conclusion of subject project.