Σχεδιασμος - Μοντελοποιηση Και Κατασκευη Φωτοβολταϊκων Στοιχειων Κρυσταλλικου Πυριτιου Με Βαση Σημειακης Επαφης

Abstract

Στην παρούσα διατριβή εξετάζονται φ/β στοιχεία με βάση το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, ένα από τα πιο διαδεδομένα υλικά στην κατασκευή τέτοιων δομών. Συγκεκριμένα, μελετώνται τα φ/β στοιχεία με βάση σημειακής επαφής, διατάξεις οι οποίες έχουν επιτύχει την καλύτερη απόδοση ως τώρα για αυτό το υλικό. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό τους είναι ότι οι επαφές της βάσης με το πίσω ηλεκτρόδιο γίνονται μέσω μικρών ανοιγμάτων (σημειακές επαφές, point contacts) για να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες λόγω επανασύνδεσης φορέων. Στην εργασία δίνεται έμφαση στην μελέτη των ωμικών απωλειών που οφείλονται στην αντίσταση σειράς των στοιχείων, η οποία έχει επισημανθεί ως ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες μείωσης της απόδοσης σε φ/β στοιχεία αυτού του τύπου. Για αυτό το σκοπό, αναπτύχθηκε ένα μοντέλο για την αριθμητική προσομοίωση αυτών των δομών σε 3 διαστάσεις και αναλύθηκαν 2 διαφορετικές παραλλαγές των στοιχείων αυτών, όπου η μία διαθέτει μία μόνο ένωση σχηματισμένη στη μπροστινή επιφάνεια ενώ η δεύτερη διαθέτει μια επιπλέον ένωση στην πίσω επιφάνεια. Στη συνέχεια σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν τέτοιες δομές με διαφορετικά μεγέθη και αποστάσεις των πίσω επαφών στο Ινστιτούτο Μικροηλεκτρονικής του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, ενώ πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις χαρακτηριστικών τάσεως ρεύματος (ΙV) στα εργαστήρια χαρακτηρισμού του Ινστιτούτου και στο αντίστοιχο Εργαστήριο Ηλεκτροτεχνικών Υλικών της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Η/Υ ΕΜΠ. Επιπλέον, έγιναν μετρήσεις για την εξαγωγή της αντίστασης σειράς των 2 διαφορετικών τύπων διατάξεων, όπου παρατηρήθηκε καλή συμφωνία θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων, οπότε προέκυψε μια πρωτότυπη συστηματική μελέτη βελτιστοποίησης των διατάξεων αυτών σε θεωρητικό και πειραματικό επίπεδο.