Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The influence of annealing on the properties of ZnO:Al layers obtained by RF magnetron sputtering

Zdyb A., Krawczak E., Gułkowski S.

Opto-Electronics Review

|

2018

|

Vol. 26, No. 3

247--251

EN

Al doped ZnO has been explored as a viable alternative to indium thin oxide, which is usually used as transparent electrodes’ coverage but is expensive. Homogenous and durable ZnO:Al layers on glass have been obtained in radio frequency magnetron sputtering system by adjusting optimized deposition parameters, using ZnO ceramic target with 2 wt% Al₂O₃. Then, after growth process, annealing treatment has been introduced in order to improve the quality of the layers. Structural, electrical and optical properties of the obtained ZnO:Al layers are presented and discussed. From the application point of view, the best results (sheet resistance of 24 Ω/sq and transparency well above 85%) were achieved after annealing in 300°C.

2

Perspektywy wykorzystania energii słonecznej w dolinie Zielawy

Dragan P., Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

495--500

PL

Odnawialne źródła energii, to szansa nie tylko do poprawy efektywności energetycznej indywidualnych odbiorców, ale również do poprawy budżetu jednostek samorzą- dowych. Jednostki samorządowe mają obowiązek zapewnienia świadczenia usług mieszkańcom, w postaci finansowania zadań oświatowych, zadań z zakresu kultury, ochrony zdrowia, pomocy społecznej, bezpieczeństwa przeciw pożarowego, oświetlenia ulicznego itp. Budżety jednostek samorządowych rzadko są dopinane dotacjami rządowymi czy wpływami z podatków. W celu poprawy sytuacji budżetowej w sferze energetycznej, w województwie lubelskim 5 gmin utworzyło partnerstwo samorządowe o nazwie „Dolina Zielawy”, celem którego była m.in. poprawa efektywności energetycznej poprzez wykorzystanie energii słonecznej. W niniejszej pracy przedstawiono koncepcję efektywności energetycznej w „Dolinie Zielawy” przy wykorzystaniu kolektorów słonecznych i systemów fotowoltaicznych.

EN

Renewable energy sources is an opportunity not only to improve the energy efficiency of individual customers, but also to improve the budget of local communities. Local communities have an obligation to ensure the provision of services for citizens, in the form of financing of educational tasks, tasks in the field of culture, health protection, social welfare, safety against fire, street lighting, etc. The budgets of local communities are rarely buttoned government grants or tax revenues. In order to improve the budgetary situation in the energy sector, in the Lublin Voivodeship of 5 local municipalities have formed a partnership called the "Valley of Zielawa", the aim of which was, inter alia, improving energy efficiency through the development of solar energy. This paper presents an analysis of energy efficiency in the "Valley of Zielawa" using solar collectors and photovoltaic systems.

3

Badania nad technologią otrzymywania cienkich warstw emitera metodą rozpylania magnetronowego dla zastosowań w ogniwach CIGS

Pietraszek J., Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2017

|

z. 64, nr 1

173--180

PL

Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne wykonane na bazie struktury CIGS (mieszaniny pierwiastków miedzi, indu, galu oraz selenu) należą do II generacji ogniw fotowoltaicznych. Wykazują one efektywność na poziomie zbliżonym do ogniw I generacji, lecz ze względu na niższe zużycie materiału, coraz częściej wypierają z rynku ogniwa krzemowe Artykuł przedstawia rezultaty badań dotyczących sposobu otrzymywania warstwy buforowej CdS (siarczku kadmu), zastosowanej w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych typu CIGS. Przyjęto dwa rozwiązania technologii nanoszenia: warstwa okna CdS uzyskana metodą rozpylenia magnetronowego oraz warstwa okna CdS uzyskana metodą kąpieli chemicznej (CBD– Chemical Bath Deposition). Struktura ta powinna posiadać odpowiednią wielkość przerwy energetycznej, która pozwali na większą absorpcję fotonów, a także wymaga się, aby była cienka (mniej niż 100 nm) i jednolita. Warstwy CdS zostały nałożone przez osadzanie w kąpieli chemicznej CBD na szklanych podłożach pokrytych Mo/CIGS (naniesione warstwy metodą sputteringu magnetronowego). Uzyskano dzięki temu warstwę emitera o grubości 80 nm po czasie osadzania 35 minut. Dla porównania warstwy CdS zostały nałożone poprzez sputtering magnetronowy na podłożu Mo/CIGS, uzyskanym tą samą metodą. Następnie oba rozwiązania zostały przebadane pod względem morfologii powierzchni na elektronowym mikroskopie skaningowym, jak również przeprowadzono analizy składu pierwiastkowego warstw. Zarówno jedna, jak i druga metoda prowadzi do otrzymania warstwy emitera CdS dla zastosowań w ogniwach CIGS.

EN

Thin-film photovoltaic cells created based on the structure of CIGS (a mixture of the elements copper, indium, gallium and selenium) belong to the second generation of photovoltaic cells. They show the effectiveness of a level similar to the cells of the first generation, but due to lower material consumption, they increasingly forcing out silicon solar cells. The article presents the results of research of the method for obtaining a CdS buffer layer, used in thin-film CIGS photovoltaic cells. Two technology solutions of application were adopted: layer of CdS window obtained by the magnetron sputtering and layer of CdS obtained by chemical method (CBD- Chemical Bath Deposition). CdS layer has been imposed by the deposition in the chemical bath on glass substrates covered with Mo/CIGS (layers applied by magnetron sputtering). Allowing an emitter layer having a thickness of 80 cm after 35 minutes of deposition time. For comparison, a CdS layer was applied by magnetron sputtering on the substrate Mo/CIGS obtained by the same method. Subsequently, both solutions were examined in the SEM microscope to check the surface morphology, and also to analysis the elemental composition of the layers. Both methods leads to receive CdS emitter layer for use in CIGS cells.

4

Pomiar charakterystyki prądowo-napięciowej ogniwa fotowoltaicznego metodą pojemnościową w warunkach oświetlenia sztucznego

Prażmo P., Szewczyk M., Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 4

443--450

PL

Charakterystyka prądowo-napięciowa to podstawowa forma prezentacji parametrów elektrycznych ogniwa fotowoltaicznego. Wykres krzywej I-V modułu PV zmienia się w ciągu dnia w zależności od natężenia promieniowania słonecznego oraz temperatury modułu. Artykuł przedstawia pomiary krzywych I-V w warunkach oświetlenia sztucznego wykonanych autorskim urządzeniem. W skład układu pomiarowego oprócz urządzenia wchodził również komputer sterujący wraz z oprogramowaniem Arduino w celu kontroli procesu pomiaru oraz zapisu odczytu danych do pliku. Spośród różnych dostępnych metod pomiarowych do realizacji urządzenia wybrano metodę pojemnościową wykorzystującą proces ładowania kondensatora do zmiany rezystancji układu od zera do nieskończoności. Taka metoda pomiaru nie umożliwia odtworzenia krzywej od punktu zwarcia i wymaga ekstrapolacji wyników, natomiast wykorzystuje ona stosunkowo łatwy w konstrukcji układ elektroniczny a także nie jest ona kosztowna. Urządzenie mierzy napięcie poprzez wbudowany konwerter ADC porównując badane napięcie z napięciem referencyjnym oraz natężenie prądu w obwodzie wykorzystując czujnik natężenia oparty o efekt Halla. W pracy porównano rezultaty pomiarów dla dwóch różnych typów ogniw fotowoltaicznych: polikrystalicznego i monokrystalicznego ogniwa krzemowego. Otrzymane wyniki zaprezentowano w formie wykresów. Porównano na nich wyniki dla kilku pomiarów oraz wartości uśrednionych. Porównano obliczone wartości współczynnika wypełnienia, który określa stosunek mocy maksymalnej ogniwa rzeczywistego do mocy maksymalnej ogniwa idealnego z danymi podanymi przez producenta.

EN

Current and voltage characteristics is the basic form of presentation of the electrical parameters of the photovoltaic cell. Chart I-V curve of the module varies throughout the day depends on the intensity of solar radiation and temperature of module. The article presents measurements of I-V curves under artificial lighting made by selfdesigned device. The measurement system also included the control computer with Arduino software to control the process of measuring and recording the read data to the file. Among the various measuring methods was chosen a capacitive load method, which uses charging the capacitor to change the resistance from zero to infinity. This method of measurement cannot restore the curve from the short-circuit current point and requires extrapolation. The device measures the voltage via the integrated ADC when comparing measured voltage with a reference voltage and current in the circuit using the intensity sensor based on the Hall effect. The study compares the results of measurements for two different types of photovoltaic cells: polycrystalline and monocrystalline silicon cell. The results are presented in graphs and compared to the results of several measurements and average values.

5

Otrzymywanie cienkich warstw absorbera CIGS metodą rozpylania magnetronowego dla zastosowań fotowoltaicznych

Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 4

193--200

PL

W artykule przedstawiono metodę rozpylania magnetronowego w zastosowaniu do nanoszenia cienkich warstw krystalicznych absorbera CIGS stosowanych w cienkowarstwowych ogniwach słonecznych. Metoda rozpylania magnetronowego jest efektywną metodą produkcji cienkich warstw CIGS. Proces nanoszenia warstw można podzielić na dwie zasadnicze części: pierwsza to tworzenie prekursora CIG, tj. nanoszenie warstw metalicznych miedzi, galu i indu w odpowiednich proporcjach. Etap drugi to krystalizacja absorbera CIGS w wyniku procesu wygrzewania prekursora w obecności selenu. W artykule skupiono się na opracowaniu odpowiednich proporcji poszczególnych pierwiastków wchodzących w skład prekursora. Przebadano następujące konfiguracje nanoszenia poszczególnych warstw absorbera: CuGa/In oraz CuGa/In/Cu. Poszczególne warstwy naniesione zostały na podłoże molibdenowe, stanowiące tylny kontakt ogniwa budowanego na bazie absorbera CIGS. Warstwa molibdenu została przebadana metodą czteroostrzową w celu znalezienia zależności rezystywności od grubości warstwy. Przeprowadzono analizę składu pierwiastkowego warstwy za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wyposażonego w system EDS. Dla każdej z otrzymanych warstw określono atomowe współczynniki proporcji występowania miedzi oraz galu w składzie warstwy. Na podstawie otrzymanych wyników badań dokonano optymalizacji parametrów technologicznych procesu takich jak: moc katody, ciśnienie oraz czas procesu, a także temperatura. Znaleziono zależności grubości warstw w funkcji czasu nanoszenia dla ustalonych warunków ciśnienia i mocy. Grubości poszczególnych warstw określono na podstawie badań profilometrycznych. W oparciu o opracowane parametry wykonane warstwy prekursora poddawane są obróbce termicznej w celu uzyskania absorbera CIGS.

EN

This paper presents the sputtering magnetron system technology used to thin crystalline absorber deposition as a basic structure of CIGS solar cells. Magnetron sputtering is an effective method of thin CIGS layers production. Deposition process can be divided into two steps: first one is the precursor deposition which consist of deposition process of metallic layers with appropriate composition. Second step consist of crystallization process of CIGS absorber by heating precursor sample in high temperature in selenium ambient. This paper focuses on composition of the precursor structure. Following configuration of the layer structure has been investigated: CuGa/In and CuGa/In/Cu. As a substrate soda lime glass (SLG) covered by thin molybdenum layer deposited with use of sputtering magnetron system was chosen. Back contact Mo layer has been analyzed with use of four point probe in order to find dependence of the sheet resistance on thickness of the layer. With use of scanning electron microscopy with electron dispersive spectroscopy (EDS) system chemical characterization of the layers has been done. For each layer ratios of Cu/(In+Ga) and Ga/(In+Ga) have been calculated. On the basis of measurement results optimization of the technological parameters of the process like cathode power, pressure, temperature and deposition time was done. Dependence of the thickness of the layer in the function of deposition time for a given gas pressure and power has been found. In order to obtain CIGS absorber annealing process of precursor layer is demanded.

6

Modelowanie charakterystyk I-V ogniw słonecznych w środowisku Matlab/Simulink

Gułkowski S.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 3/II

203--208

PL

Pogarszająca się sytuacja energetyczna dzisiejszego świata skłania rządy wielu krajów do działań, związanych z poszukiwaniem alternatywnych rozwiązań w tym sektorze. Nowe, bardziej przyjazne środowisku technologie otrzymywania „czystej” energii mają szansę stać się w przyszłości poważną alternatywą dla paliw kopalnych, takich jak węgiel, ropa czy gaz, które są na wyczerpaniu. Bardzo obiecującym źródłem energii jest promieniowanie słoneczne, ze względu na jego wszechobecność i proekologiczność. Fotowoltaika jest jedną z najszybciej rozwijających się technologii konwersji energii ze źródeł odnawialnych z uwagi na niskie koszty utrzymania systemów. Czynnikiem hamującym powszechne wykorzystanie systemów fotowoltaicznych, jako źródła energii, są jednak wciąż zbyt wysokie ceny modułów PV, na które składa się zarówno koszt materiałów bazowych jak i koszt technologii wytwarzania modułów. Jedną z metod wspomagających proces badań nad zwiększeniem sprawności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów ogniw słonecznych jest modelowanie i symulacja komputerowa oparta na tzw. modelach zastępczych ogniw słonecznych. Jednym z takich modeli jest jednodiodowy model ogniwa słonecznego. Rezultaty obliczeń komputerowych wykonanych na podstawie modelu jednodiodowego pozwalają określić parametry pracy ogniwa przy różnych warunkach nasłonecznienia czy temperatury. W artykule przedstawione zostały rezultaty dostosowania uniwersalnego modelu zastępczego ogniwa do przykładowego modułu komercyjnego KC32T02 oraz zaprezentowano wyniki obliczeń charakterystyk prądowo-napięciowych dla róŜnych warunków nasłonecznienia i temperatury. Otrzymane zależności są zgodne z wynikami podanymi przez producenta modułu.

EN

The world energy situation force the governments of many countries to find alternative solutions in this sector. New, more environmentally friendly technologies of producing energy have a big potential to become alternative technique for producing energy from coal, petroleum or gas. Very promising source of energy is Sun. Photovoltaics is the one of the highest growth potential method of producing energy from renewable sources because of the low maintenance cost of the system. However, the price of modules are still high because of the cost of obtaining very pure silicon substrates for the solar cells. For this reason many researches focus on the increasing efficiency of the solar cells with decreasing the cost of production. One of the method is computer modeling of I-V curve of solar cell with use of one-diode model. Results of computer analysis allow to obtain optimal parameters of the module for different environmental conditions. This paper presents modeling of I-V power output characteristics of solar module with use of PV one-diode cell equivalent circuit. Computational model has been implemented in Matlab/Simulink environment. On the basis of the model and parameters of the module delivered by manufacturer computer calculations of the I-V curves has been carried out. Results presented in this paper have shown possibility of behavior prediction of solar module in different weather condition, especially for varying cell temperature and solar radiation.

7

Badanie efektywności pracy fotowoltaicznego systemu „off-grid” w warunkach zimowo-wiosennych dla Lubelszczyzny

Krawczak E., Gułkowski S., Olchowik J. M.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2014

|

z. 61, nr 3/II

317--328

PL

W artykule poruszono tematykę związaną z zastosowaniem autonomicznego systemu fotowoltaicznego „off-grid” na Lubelszczyźnie. W Polsce istnieją dobre warunki do wykorzystania energii słonecznej. Lubelszczyzna charakteryzuje się występowaniem niezwykle korzystnych warunków do wytwarzania energii elektrycznej, z wykorzystaniem konwersji fotowoltaicznej. Praca systemu fotowoltaicznego „off-grid” zwanego autonomicznym, opiera się wyłącznie na energii, którą system sam generuje. System ten nie jest podłączony do sieci przesyłowej i znajduje zastosowanie w miejscach, gdzie niemożliwe jest doprowadzenie okablowania sieci elektroenergetycznej. Celem rzeprowadzonych badań było określenie efektywności pracy autonomicznego systemu fotowoltaicznego „off-grid” w okresie wiosenno-zimowym dla Lubelszczyzny. Okres ten został wybrany ze względu na najbardziej niekorzystne warunki nasłonecznienia. Badania zostały przeprowadzone w specjalnie do tego celu stworzonym układzie pomiarowym, zlokalizowanym w kampusie Politechniki Lubelskiej, obejmującym moduł fotowoltaiczny o mocy 100 Wp, regulator ładowania, magazyn energii elektrycznej 12V o pojemności 33Ah oraz obciążenia. Rezultaty badań przedstawione zostały w postaci wykresów mocy w funkcji czasu dla wybranych obciążeń układu. Zbadano napięcie oraz natężenie w układzie obciązenia, uzysk energii produkowanej przez ogniwo PV w poszczególnych dniach, czas ładowania oraz rozładowywania akumulatora w zależności od wielkości podłączonego obciążenia i warunków atmosferycznych. Na podstawie przeprowadzonych badań wywnioskowano, że poziom uzysku energii elektrycznej z modułów PV jest uzależniony od warunków atmosferycznych, lokalizacji modułu PV oraz kąta padania promieni słonecznych a także od wielkości obciążenia układu przez odbiorniki energii.

EN

The paper discusses issues related to the use of autonomous system off-grid in the Lublin province. In Poland there are good conditions for the use of solar energy by changing the type and properties of systems using the energy. Lubelszczyzna has good conditions for the generation of electricity using photovoltaic conversion. Work of photovoltaic system "off-grid" called also autonomous, based solely on the energy produced by himself. This system is not connected to the grid and is used in places where it is impossible to supply electricity network cabling. The aim of this study was to determine efficiency of autonomous photovoltaic system off-grid in the Lublin province during winter/spring conditions. This period was chosen because of the most unfavorable conditions of sunlight. The tests were conducted in a specially designed measuring system, located on the Lublin University of Technology campus, including a photovoltaic module with a capacity of 100 Wp, charge controller, storage of electricity 12V with capacity 33 Ah and load. The results of tests are shown in graphs of power versus time for the selected load. The tension and intensity of the system load, value of energy produced by the PV cell for each day, the time of charging and discharging the battery - depending on the size of the connected load - and atmospheric conditions were examined. The results show that the level of energy produced by photovoltaic cells depends on weather conditions, location of the photovoltaic cells and the angle of the sun, as well as the size of the system load. The results have confirmed that fixing off-grid installations in the Lublin Province is effective, even in the most adverse weather conditions.

8

Computer modeling in cost-efficient solar cell production technology

Gułkowski S., Olchowik J. M.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 1

436--447

PL

W artykule przedstawione zostały rezultaty symulacji lateralnego wzrostu epitaksjalnego (ELO – Epitaxial Lateral Overgrowth) przeprowadzonych dla krzemowych podłoży wzrostowych o różnych współczynnikach wypełnienia maski (mask-to-window ratio): 70%, 50%, 30% oraz 10%. Zastosowano przy tym następujące parametry: wymiary domeny: 1000 µm × 2000 µm, szybkość chłodzenia: 0,5ºC/min, temperatura początkowa: 920ºC. Przedstawiono przykładową domenę obliczeniową oraz wygenerowaną siatkę numeryczną. W celu zwiększenia precyzji obliczeń w obszarach dużych gradientów koncentracji zastosowano zagęszczenie siatki. Dla wybranych geometrii domen przedstawiono profile koncentracji. Zbadano wpływ geometrii obszaru na kształt pola koncentracji, określającego strumienie masy. Zwiększenie powierzchni krystalizacji składnika spowodowało ukształtowanie się linii stałej koncentracji w objętości roztworu, charakterystyczne dla standardowej metody LPE. Kierunek przepływu Si w objętości jest prostopadły do powierzchni podłoża na całej jego długości. Natomiast przy powierzchni podłoża, na stosunkowo niewielkiej odległości, tworzy się warstwa roztworu, w której linie stałej koncentracji układają się wokół okien Si. Grubość tej warstwy zależy od stopnia wypełnienia i maleje wraz ze wzrostem liczby okien w obszarze domeny. Sąsiadujące ze sobą okna stanowią dla siebie konkurencję pod względem obszaru krystalizacji: tym większą, im bliżej siebie są umiejscowione. Przyczynia się to bezpośrednio do zmniejszenia szybkości wzrostu w kierunku lateralnym przy niewielkiej zmianie wartości szybkości w kierunku normalnym. Skutkuje to również zmniejszeniem wydłużenia względnego otrzymywanych warstw. Z analiz numerycznych wynika, że w celu otrzymania warstw lateralnych o maksymalnym wydłużeniu względnym należy uwzględnić szerokość pasm dielektryka znajdującego się między oknami. Odpowiednie dobranie geometrii podłoża pozwala na uzyskanie możliwie maksymalnych szybkości wzrostu w kierunku lateralnym.

9

Detekcja kanałów bocznikujących w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych z wykorzystaniem badań termowizyjnych

Cieślak K., Gułkowski S., Olchowik J., Kozak B., Wiśniewski M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 2/II/I

131-136

PL

W artykule przedstawiono analizę badań termowizyjnych do detekcji kanałów bocznikujących w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych. Analizowane ogniwa słoneczne zostały wytworzone na bazie cienkich, monokrystalicznych warstw krzemowych. Warstwa krzemu została nanoszona na podłoże przy zastosowaniu metody epitaksji z fazy ciekłej (Liquid Phase Epitaxy – LPE) [1] i stanowiła warstwę aktywną ze złączem p-n w ogniwie słonecznym. Ze względu na specyfikę wzrostu, na brzegach warstw mogą pojawiać się kanały bocznikujące, co powoduje spadek wydajności fotoogniw. Żeby zlokalizować i wyeliminować niekorzystne obszary fotoogniwa, w badaniach zastosowano analizę termowizyjną powierzchni fotoogniw i ablację laserową [2].

EN

Solar cells were fabricated on the base of thin silicon monocrystalline layers obtained in liquid phase epitaxy process (LPE). Modification of LPE was introduced – growing substrate was covered with SiO2 and growing windows was opened in dielectric cover. Specificity of growth on that kind of substrate introduces some crystallographic defects on the edge of the sample. After solar cells fabrication these deformations can make “hot spots” which decrease solar cell performance. In order to localize this areas infrared thermography examination was introduced and UV laser was used to eliminate it from a solar cell.

10

Badanie kinetyki wzrostu epitaksjalnych warstw lateralnych dla zastosowań fotowoltaicznych

Gułkowski S., Cieślak K., Olchowik J. M., Paprota M., Syroka M., Głowienka R.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2012

|

z. 59, nr 2/II/I

297-302

PL

W artykule przedstawiono rezultaty badań dotyczących kinetyki wzrostu warstw epitaksjalnych otrzymywanych techniką ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth – lateralny wzrost warstw epitaksjalnej). Omówiona została metoda przeprowadzenia eksperymentu. Zbadano wpływ parametrów technologicznych procesu tj. szybkości chłodzenia, rozmiarów okien Si, na kinetykę wzrostu lateralnego na podłożu krzemowym.

EN

Epitaxial Lateral Overgrowth (ELO) may be promising technique in photovoltaics application due to possibility of producing high quality Si epitaxial layers on silicon substrates. The advantage of this method is that density of the dislocations in new layer is less than in the substrate. The main goal of this method is to obtain as wide and as thin structures as possible. For this reason our research was concentrated on technological parameters of the growth process and its influences on width of the layer.

11

Wpływ wewnętrznego lustra na wydajność kwantową fotoogniw wytwarzanych w oparciu o krzemowe warstwy lateralne

Cieślak K., Olchowik J. M., Gułkowski S.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

20-21

PL

W pracy przedstawiono rezultaty badań krzemowych ogniw słonecznych, wytwarzanych za pomocą, epitaksji z fazy ciekłej LPE (Liquid Phase Epitaxy). Epitaksja z fazy ciekłej pozwala w ekonomiczny sposób uzyskiwać cienkie monokrystaliczne warstwy, które mają również zastosowania w fotowoltaice. W prowadzonych badaniach zastosowano pewną modyfikację klasycznej metody LPE - wzrost na częściowo maskowanym dielektrykiem podłożu krzemowym. Taki sposób nosi nazwę epitaksji lateralnej ELO (Epitaxial Lateral Overgrowth) i pozwala na uzyskanie warstw o znacznie mniejszej gęstości defektów w stosunku do gęstości defektów w podłożu wzrostowym [1], co więcej warstwa dielektryka obecna wewnątrz struktury fotoogniwa stanowi lustro dla niezaabsorbowanych fotonow, co pozwala na wydłużenie ich drogi optycznej. W pracy porównano wpływ wewnętrznego lustra z dielektryka SiO₂ na wydajność kwantową, badanych fotoogniw.

EN

This work contains research of silicon thin film solar cells obtained from a lateral overgrowth liquid phase epitaxy (LPE). Liquid phase epitaxy is an economic method that enables to produce thin, monocrysallic films for photovoltaic applications. Presented research are based on some modification of the LPE method - it uses partially masked by dielectric, growing silicon substrates. This modification is called epitaxial lateral overgrowth (ELO) and enables to obtain lower defects density in a growing layer comparing to a growing substrate [1]. Moreover dielectric layer inside a solar cell structure forms an inner mirror for photons which are not absorbed in the active layer. This work presents influence of the inner mirror formed from SiO₂ efficiency of the solar cells.

12

Numeryczna analiza procesu wytwarzania ogniw słonecznych w oparciu o krzemowe warstwy lateralne

Gułkowski S., Olchowik J. M., Cieślak K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 4

25-26

PL

W pracy przedstawiono metodę optymalizacji parametrów technologicznych procesu wzrostu krzemowych warstw lateralnych otrzymywanych metodą epitaksji z fazy ciekłej, stosowanych do wytwarzania ogniw słonecznych. W celu przeprowadzenia takiej optymalizacji wykorzystano aparat symulacji transportu masy w kierunku granicy rozdziału faz - interfejsu.

EN

This paper presents technological parameters optimization of the epitaxial lateral overgrowth process for photovoltaic applications. Computer simulations were used to investigation mass transport in direction of the interface.

13

Optymalizacja procesu epitaksji z fazy ciekłej do zastosowań fotowoltaicznych

Cieślak K., Olchowik J. M., Gułkowski S.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 4

83-88

PL

W pracy zaprezentowano technologię wytwarzania cienkich warstw krzemowych do zastosowań fotowoltaicznych. Proces oparty jest o technologię epitaksji z fazy ciekłej. Analiza rezultatów przedstawiająca gęstość prądu zwarcia w zależności od parametrów epitaksji z fazy ciekłej pozwala na znalezienie optymalnych warunków technologicznych dla procesu.

EN

This work present a technology of producing thin film silicon layers for photovoltaic applications which is based on a liquid phase epitaxy. Analysis of the results obtained in the experiment enables to establish a short circuit current density dependence on the liquid phase epitaxy parameters. This can be used to find optimal conditions for the process.

14

Modelowanie procesu otrzymywania cienkich warstw epitaksjalnych w zastosowaniu do ogniw słonecznych

Gułkowski S., Cieślak K., Olchowik J. M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z.57[271], nr 4

205-210

PL

Przedstawione zostały rezultaty komputerowego modelowania wzrostu cienkich warstw epitaksjalnych otrzymywanych z roztworu. Obliczenia szybkości wzrostu interfejsu warstwy prowadzone były w oparciu o strumienie dyfuzyjne składnika Si rozpuszczonego w roztworze binarnym Si-Sn. Cienkie warstwy epitaksjalne otrzymywane metodą LPE mogą prowadzić do obniżenia kosztów produkcji ogniw fotowoltaicznych, co ma fundamentalne znaczenie w badaniach nad technologią otrzymywania energii ze źródeł odnawialnych.

EN

This work presents results of calculation of the concentration profiles of Si in the Si-Sn rich solution. Influence of the stream of silicon on concentration gradients near the interface and growth rate in normal and lateral direction has been presented. Aspect ration of the grown layer has been calculated. Technology of the obtaining thin epitaxial layer can lead to decrease the total cost of silicon solar cells production. It is a great of importance for obtaining energy form renewable sources.

15

Badania kinetyki wzrostu krzemowych warstw lateralnych w gradientowym polu temperaturowym dla struktur baterii słonecznych

Olchowik J. M., Jóźwik I., Gułkowski S., Cieślak K., Szymczuk D., Zdyb A.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2008

|

z. 47 [252]

309-320

PL

Praca poświęcona jest analizie wytwarzania cienkowarstwowych krzemowych warstw lateralnych dla zastosowań fotowoltaicznych. Zjawisko konwersji energii słonecznej odbywa się zazwyczaj w niewielkiej przypowierzchniowej części półprzewodnikowych struktur krystalicznych. Zatem dla celów użytecznych wykorzystywana jest zaledwie niewielka część materiału, natomiast znaczna jego część stanowi jedynie podstawę konstrukcyjną ogniwa słonecznego. Z uwagi na niski współczynnik absorpcji światła słonecznego dla Si, umieszczenie cienkiej krzemowej warstwy lateralnej pomiędzy dwoma dielektrykami daje możliwość zwielokrotnienia drogi optycznej fotonów, a tym samym pozwala konstruować wysokowydajne cienkowarstwowe struktury baterii słonecznych. Podstawową zaletą warstw lateralnych jest uniezależnienie struktury ich defektów od defektów podłoża. Zatem takie rozwiązanie pozwala stosować w technologiach fotowoltaicznych podłoża o słabej jakości, a więc czynić cały proces wytwarzania baterii słonecznych bardziej ekonomicznym. Badania kinetyki wzrostu krzemowych warstw lateralnych były prowadzane w różnych warunkach, z wykorzystaniem techniki epitaksji z fazy ciekłej (LPE) w wariancie poziomym i pionowym.

EN

This work presents an analysis of crystallization of the epitaxial lateral layers (ELO) for photovoltaic applications. Usually, main part of photovoltaic conversion is realized near surface of crystalline structures of semiconductors, therefore it needs only a little part of material. Because of very weak coefficient of light absorption in silicon, the thin ELO layer, placed between two dielectric coverings, gives the possibility of multiplications of optical way of photons and allows fabricating the Si solar cells by means of the thin films technology. The main advantage of such approach is the fact that the masking film prevents from the defects propagation present in substrate into the ELO layer. Such a method of crystallization allows using the poor quality substrate in application to many electronic devices, especially for solar cells, diminishing the costs of their production. The investigated Si-ELO layers were grown in various conditions: using standard horizontal LPE apparatus as well as vertical one with the temperature gradient.

16

Analiza 4-letniej eksploatacji solarnych układów hybrydowych Instytutu Fizyki Politechniki Lubelskiej

Olchowik J. M., Gułkowski S., Tomaszewski R., Adamczyk J., Olchowik G., Cieślak K.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2008

|

z. 47 [252]

297-308

PL

Przedstawiono wyniki czteroletniej analizy funkcjonowania systemu solarnego Instytutu Fizyki Politechniki Lubelskiej. System, składający się z 20 płaskich kolektorów słonecznych oraz 20 modułów fotowoltaicznych został zainstalowany na dachu auli Wydziału Zarządzania i Podstaw Techniki Politechniki Lubelskiej w 2004 roku. Analizowany układ solarny wykorzystuje współbieżnie dwa rodzaje konwersji - fototermiczną i fotowoltaiczną.

EN

This work presents the results of solar system analysis of Institute of Physics of Lublin University of Technology. The system consisted of 20 photocollectors and 20 solar modules was installed in 2004 on the roof of auditorium of the Faculty of Management and Base of Technology. The analyzed system, which is the hybrid system, used two form of solar energy conversion: photothermal (PT) as well as photovoltaic (PV).

17

Modelling of thin Si layers growth on partially masked Si substrate

Gułkowski S., Olchowik J.M., Jóźwik I., Moskvin P.P.

TASK Quarterly : scientific bulletin of Academic Computer Centre in Gdansk

|

2008

|

Vol. 12, No 1-2

121-126

EN

This paper presents a numerical simulation of epitaxial lateral overgrowth of silicon layers from the liquid phase of an Sn solvent. A two-dimensional diffusion equation has been solved and the concentration profiles of Si in a Si-Sn rich solution during the growth have been constructed. The epilayer thickness and width have been obtained from the concentration near the interface.

18

Monitoring i optymalizacja wykorzystania energii solarnej w Politechnice Lubelskiej

Olchowik J., Gułkowski S., Cieślak K., Jóźwik I., Adamczyk J., Tomaszewski R., Szymczuk D., Banaś J., Zabielski K., Mucha J.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2006

|

z. 40 [229]

371-376

PL

W pracy przedstawiono wyniki dwuletniej analizy funkcjonowania systemu solarnego Instytutu Fizyki Politechniki Lubelskiej. System ten wykorzystuje równocześnie dwa rodzaje konwersji - fototermiczną i fotowoltaiczną. Do analizy wykorzystano autorski system monitoringu.

EN

This work presents two years analysis of functioning of solar system in Institute of Physics of Lublin University of Technology. This system uses two types of solar energy conversion - phototermal and photovoltaic. The original system of monitoring was used.

19

Hydrogen interactions in Magnetic Resonance Imaging. Histogram-based Segmentation of Brain Tissues

Gułkowski S., Olchowik J. M.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 4

1051--1056

EN

Magnetic resonance imaging (MRI) is a very popular, non-invasive medical diagnostic technique providing images of the human body. The method, commonly used in clinics and hospitals all over the world, is based on the magnetic properties of hydrogen atom and its interactions with magnetic field. MR images show differences in water content and distribution in various body tissues. Even different tissues in the same organ, such as the gray and white matter in brain, can easily be distinguished. For a precise analysis of the images obtained in the result of MR examination, special computer applications are used. The paper presents the basis for the magnetic resonance imaging and description of the method of brain segmentation which could be a useful software tool in daily medical diagnosis practice.

20

Analysis of temperature influence on the monocrystalline silicon solar cells efficiency under the south-easterly Poland conditions

Olchowik J. M., Gułkowski S., Cieślak K. J., Banaś J., Jóźwik I., Szymczuk D., Zabielski K., Mucha J., Zdrojewska M., Adamczyk J., Tomaszewski R.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 4

1127--1132

EN

Recently, solar energy conversion has become a very actual item, especially when the world faces problems of petroleum supply and there has been a growing demand for using renewable energy sources. In this situation an important question araises how to use solar energy optimally. The quantum efficiency of solar cells depends on many factors: temperature, insolation, spectral characteristics of sunlight, etc. Some of these factors may be changed during exploitation of solar systems in order to increase their efficiency. The paper reports on the influence of temperature on the work efficiency of monocrystaline photovoltaic modules in hybrid solar systems in the conditions of south-eastern Poland.