Thin films of zinc oxide doped with aluminium were obtained by using the magnetron sputtering technique on glass substrates. The changes in magnetron power influence the structural, optical and electrical properties of the ZnO:Al layers. The deposited films are characterized by very good homogeneity and high optical transmission. Thicker films with larger agglomerates on the surface exhibit lower resistivity with the remaining good transparency.
Zmieniające się warunki otoczenia mają znaczący wpływ na sprawność i trwałość ogniw fotowoltaicznych. Na moduły fotowoltaiczne oddziałują między innymi takie czynniki zewnętrzne jak: temperatura modułu, zmieniająca się podczas dłuższej ekspozycji na promieniowanie świetlne, wiatr, zanieczyszczenia oraz częstotliwość opadów. Parametry modułów PV podawane przez producentów znacznie odbiegają od wyników osiąganych w warunkach naturalnych. W tej pracy przedstawiono laboratoryjne badanie wpływu temperatury modułu krzemowego polikrystalicznego na zmianę generowanego napięcia badanego bez obciążenia. Badania potwierdzają korelację wzrostu temperatury podczas długiej ekspozycji na promieniowanie świetlne ze spadkiem napięcia. Jednocześnie symulacja wiatru powoduje chłodzenie modułu oraz wzrost napięcia obwodu. Dalszy rozwój badań nad wpływem warunków otoczenia pozwoli na dokładną optymalizację umiejscowienia farm fotowoltaicznych.
EN
Changing conditions have a significant impact on the efficiency and durability of photovoltaic cells. On photovoltaic modules have also influence such external factors as temperature of the module, which changes during the long exposure to light radiation, wind, pollution and the frequency of rainfall. Parameters of PV modules provided by the manufacturers differ significantly from the results achieved under natural conditions. This work presents the laboratory study on the impact of temperature of the polycrystalline silicon module to the change of generated voltage tested with no load. Research confirms the correlation of temperature increase during the long exposure to light radiation with a voltage drop. At the same time simulation of wind causes the cooling of the module and increase the voltage circuit. Further development of research on the effects of environmental conditions will allow for accurate placement optimization of photovoltaic farms.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Wyznaczane w warunkach standardowych dane dotyczące parametrów pracy modułów fotowoltaicznych dostarczane przez producentów nie pokrywają się z faktycznymi rezultatami otrzymywanymi podczas działania modułów w realnych warunkach. Z tego względu istotne jest testowanie modułów w zewnętrznych instalacjach oraz symulowanie pracy modułów z uwzględnieniem wpływu czynników zewnętrznych takich jak: natężenie promieniowania słonecznego, temperatura i prędkość wiatru. Sprawność ogniw fotowoltaicznych, podobnie jak innych urządzeń półprzewodnikowych, zależy w znacznym stopniu od temperatury, w której ogniwo działa. Zwiększenie temperatury powoduje wzrost energii elektronów i zwężenie przerwy energetycznej półprzewodnika. W przebiegu charakterystyki I-V ogniwa jest to widoczne jako spadek wartości napięcia obwodu otwartego i niewielki wzrost wartości natężenia prądu zwarcia. W praktyce na temperaturę ogniwa wpływ ma zarówno moc padającego promieniowania słonecznego jak i temperatura zewnętrzna oraz siła wiatru. W wielu ośrodkach na świecie prowadzone są eksperymentalne obserwacje pracy modułów fotowoltaicznych wykonanych w różnych technologiach i zainstalowanych w różnych warunkach klimatycznych. Przedmiotem analiz przeprowadzonych w przedstawionej pracy jest znaczenie czynników zewnętrznych, w szczególności wiatru w działaniu cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych wykonanych z amorficznego krzemu. Obliczenia oparte na teoretycznym modelu wskazują na chłodzącą rolę wiatru o prędkościach do ok. 10 m/s oraz związane z tym podwyższenie sprawności modułów. Dalszy wzrost prędkości wiatru nie ma istotnego wpływu na wartości sprawności. Moduły z krzemu amorficznego cechuje dobra odporność na wahania temperatury, mogą one więc być stosowane w klimacie o wyraźnie odróżniających się porach roku np. w Polsce.
EN
Solar modules performance data obtained in STC conditions provided by manufacturers differ from the results obtained from photovoltaic installations working in real external conditions. That is why examination of solar modules performance in different environmental variables such as solar irradiance, temperature and wind speed as well as simulation of their parameters in external conditions is a very significant issue. The efficiency of solar cells, analogously to other semiconductor devices, depends significantly on the cell operating temperature. Temperature growth causes the increase of electrons energy and narrowing of the semiconductor bandgap. These phenomena result in the changes of I-V characteristic shape where one can observe drop of open circuit voltage and slight increase of short circuit current. Since in real applications of solar cells their efficiency is influenced by environmental variables, experimental observations of the performance of different photovoltaic technologies working in various climate conditions are carried in many scientific centers in the world. This work focuses on the influence of different ambient conditions, especially wind speed, on the performance of thin film amorphous silicon photovoltaic cells. The analysis based on the theoretical model indicate wind cooling effect at wind speed up to about 10 m/s. Further increase of wind speed value does not have significant influence on the efficiency of the cells. The characteristic feature of a-Si modules is their good resistivity for temperature changes. This kind of modules can be thus applied in different locations where the weather conditions drastically change from season to season.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Powszechnie wiadomo, iż w oddziaływaniu fotonów z materią może dojść do odbicia, absorbcji i przenikania. W rozwiązaniach fotowoltaicznych, możliwość pomiaru i kontroli tych zjawisk na poziomie badań i produkcji ma kluczowe znaczenie w odniesieniu do ich późniejszej wydajności. Możliwość kontroli grubości warstw w czasie ich nanoszenia metodą napylania magnetronowego, czy też ich redukowania stosując trawienie plazmą, pozwala na dobór optymalnych parametrów optycznych i elektrycznych tworzonych ogniw cienkowarstwowych. W niniejszej pracy trawiono plazmą cienkie warstwy CdTe i SnO2, naniesione we wcześniejszym etapie metodą rozpylania magnetronowego w próżni. Określono parametry technologiczne napylania magnetronowego i trawienia plazmą wpływające na właściwości warstw. Warstwy obrazowano przy użyciu AFM, natomiast pomiary grubości i pomiary współczynnika odbicia dokonano z wykorzystaniem elipsometrii. Przeprowadzone badania wykazały, że trawienie plazmą cienkich warstw w istotny sposób wpływa na zmianę ich refleksyjności (zarówno warstwy półprzewodnika ditlenku cyny jak i tellurku kadmu). Wykazano również ścisły związek użytej mocy i czasu trawienia z redukcją grubości warstwy. Obrazowanie AFM uwidoczniło zmiany w wielkości i ilości ziaren powierzchni trawionych warstw i wzrost ich nieregularności ułożenia, wraz ze zmieniającymi się parametrami procesu. Stwierdzono możliwość całkowitego usunięcia cienkich warstw w procesie trawienia plazmą i w efekcie możliwość uszkodzenia podłoża warstw trawionych co jednak wymaga dalszych badań w tym zakresie.
EN
It is well known that the reaction of photons with matter may lead to reflection, absorption and permeation. In the photovoltaic solutions, the ability to measure and control these phenomena at the level of research and production is crucial in terms of their performance and quality. The ability to control the thickness of the layers at the time of applying magnetron sputtering method or the plasma etching using a reduction allows for selection of the optimum optical and electrical parameters of the formed thin-layer cells. In this study, plasma was digested with thin layers of CdTe and SnO2, deposited by magnetron sputtering in a vacuum. Technological parameters of magnetron sputtering and plasma etching affecting the properties of layers have been specified. The layers were imaged using AFM, and the measurements of the thickness and reflectance measurements were made with the use of ellipsometry. The study showed the plasma etching of thin layers is an important contribution to change their reflectivity (both layers of semiconductors - tin dioxide and cadmium telluride). It was demonstrated the close relationship of the applied power and etching time with the reduction of the layer thickness. AFM imaging revealed changes in the size and number of grains etched surface layers and an increase of their irregular arrangement, together with changing process parameters. The possibility of complete removal of thin layers of plasma etching process, resulting in possible damage to the substrate etched layers has been stated, however, it requires further research in this area.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Sputtering magnetronowy jest techniką napylania warstw zdobywającą coraz większe zainteresowanie w procesach wytwarzania elementów elektronowych i ogniw fotowoltaicznych. Celem prezentowanych w artykule prac badawczych, była analiza możliwości modyfikacji składu i topografii warstw otrzymywanych w procesie sputteringu magnetronowego z wykorzystaniem elementów sterowanych zewnętrznie. Rolą wprowadzonych do układu elementów zewnętrznych było zaburzenie procesu nanoszenia warstw. Zaburzenie nanoszenia warstw może skutkować pozytywnie, powodując większe uporządkowanie struktury warstwy lub bardziej jednolitą powierzchnię, lub negatywnie - całkowicie uniemożliwiając prawidłowe napylenie warstwy. Oba rezultaty są pożądane z punktu widzenia zastosowań produkcyjnych. Z jednej strony poszukuje się cienkich i jednolitych warstw, a z drugiej - warstw o zmodyfikowanej topografii. W czasie eksperymentów autorzy użyli siatek stalowych oraz przewodników miedzianych umieszczonych w wybranych odległościach od siebie jak i podłoża, a następnie napylali miedź na powierzchnię płytek ze szkła laboratoryjnego. Następnie próbki zostały przebadane przy pomocy mikrosondy wykrywającej skład atomowy substancji i mikroskopu sił atomowych celem analizy zmian w topografii. Autorzy spodziewali się otrzymać warstwy o zwiększonej powierzchni aktywnej. Zgodnie z przewidywaniami autorów otrzymane warstwy okazały się znacznie cieńsze. Interesujący jest natomiast fakt, że ich struktura była bardziej uporządkowana niż na próbce referencyjnej, a ich chropowatość znacznie mniejsza. Podczas eksperymentów nie doszło także do wybijania materiału z dodatkowych elementów wprowadzonych do układu.
EN
Magnetron sputtering is a technic to spray sheets that acquire more interests in electronics and photovoltaic fabrication. The aim of the research presented in present paper was to analyze the possibility of modifying of the layers obtained by the magnetron sputtering - using elements controlled externally. Those elements can modify obtained layers in two different ways: positive by greater orderliness of structure or more uniform surface, or negative causing gaps in sputtered coating. Both results are desirable from the applications point of view. On the one hand seeking to thin and uniform layers on the other layers of the modified topography. During the experiments, the authors used a wire mesh and copper conductors located in some distance from each other and the substrate. Then the samples were tested using the SEM microscope witch detection probe that allow to detect the layer composition substances and atomic force microscope for analysis of changes in topography. Authors hoped to achieve layers with greater active surface area. As authors suspected, sputtered layers were a lot thinner. Interesting fact is that their structure was a lot more ordered than the reference sample, and their roughness was smaller. During the experiment there was no material extraction from additional elements.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przeprowadzono badania mikroskopowe warstw nanocząstek ditlenku tytanu (TiO2) osadzonych na szkle. Tego typu struktury stosowane są jako pokrycia oświetlanej elektrody w barwnikowych ogniwach słonecznych. W budowie i funkcjonowaniu ogniwa elektroda ta jest najważniejszym elementem. Składa się ona ze szkła z warstwą przewodzącą ITO (indium tin oxide) oraz naniesionych na nią nanocząstek TiO2 z zaadsorbowanymi na powierzchni cząsteczkami barwnika organicznego. Warstwa nanocząstek, dzięki temu, że jest mezoporowata, zwiększa powierzchnię czynną w absorpcji światła. Ditlenek tytanu absorbuje promieniowane słoneczne jedynie w nadfiolecie. Zastosowanie barwnika zapewnia absorpcję światła w szerszym zakresie widma. W pracy, warstwy ditlenku tytanu otrzymywano po rozprowadzeniu nanocząstek różnych rodzajów z dodatkiem kwasu octowego lub a-terpineolu. Otrzymane struktury były wygrzewane w temperaturze 450°C w celu uzyskania lepszego kontaktu między nanocząstkami i poprawy trwałości warstwy. Do obrazowania warstw wykorzystany został mikroskop sił atomowych oraz skaningowy mikroskop elektronowy. Urządzenia te pozwalają uzyskać rozdzielczości odpowiednio: ok. 20 nm i 0,2 mim. Zastosowanie nanocząstek pochodzących z firmy Sigma Aldrich oraz EasyChem pozwoliło na otrzymanie jednorodnych warstw o rozmiarach aglomeratów 0,2-0,3 mim. Wykorzystanie nanocząstek z firmy Degussa, często opisywane w literaturze, nie dało zadowalających rezultatów przy zastosowaniu przedstawionych w pracy metod przygotowania zawiesiny. Naniesienie barwnika organicznego (alizaryny) na badane powierzchnie warstw nanoczastek nie zmienia w znaczącym stopniu uzyskanych obrazów mikroskopowych.
EN
The paper presents microscopic study of the titanium dioxide nanoparticles layers deposited on glass plates. This type of structures finds application as illuminated electrode coatings in dye-sensitized solar cells. Dye-sensitized solar cells (DSSC) have many advantages and their efficiency reached 12%, the same value as for amorphic silicon cells that are very popular in the photovoltaic market. The main part of the structure of DSSC that influences the performance of the cell is illuminated electrode which consists of glass plate with conducting ITO (indium tin oxide) layer and titanium dioxide nanoparticles covered by dye molecules. The mesoporous nanoparticle layer has high surface to volume ratio and enhances the process of light absorption. Titanium dioxide, which absorbs only ultraviolet part of solar radiation is sensibilized by dye to visible light. In this work, titanium dioxide layers were obtained by spreading of different kinds of nanoparticles (coming from various sources) in acetate acid or a-terpineol. The obtained structures were anealed in the temperature of 450°C in order to achieve better contact between nanoparticles and increase durability of the layers. The atomic force microscope and scanning electron microscope were used to obtain images of the surface. These two devices allow gaining resolution of 20 nm i 0,2 mim respectively. The homogenous layers of 0,2-0,3 mim aglomerates were obtained by using edible nanoprticles and the ones from Sigma Aldrich. Using of nanoparticles from Degussa, often described in the literature, and applying presented in this work methods of colloid preparation did not provide satisfactory results.
W referacie przedstawione zostały badania modelowe dotyczące korekcji patologicznego ukształtowania głowy u dzieci. Wykorzystując program Mimics 11 Materialise sformułowano model bryłowy zdeformowanej czaszki dziecka w oparciu o zdjęcia tomografii komputerowej TK. W kolejnym etapie przeprowadzono analizę numeryczną w środowisku programu ANSYS w celu określenia stanu naprężeń i odkształceń wynikających z przyłożonych sił zewnętrznych. Badania mają charakter interdyscyplinarny są realizowane we współpracy inżynierów i lekarzy oddziału neurochirurgii dziecięcej.
EN
Modelling researches of pathological children head deformation correction are presented in this paper. With use of Mimics 11 Materialise software solid model of analysed example were created on the basis of computer tomography scans. Next the model was imported to ANSYS program in order to estimate correlation between external forces and head deformation. The research has interdisciplinary character as cooperation between engineers and neurosurgeons.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.