Εφαρμογή της τεχνολογίας των λεπτών υμενίων σε σύγχρονα φωτοβολταϊκά συστήματα

Abstract

Η πτυχιακή εργασία που ακολουθεί πραγματεύεται την τεχνολογία των λεπτών υμενίων στα φωτοβολταϊκά συστήματα και συγκεκριμένα στα σύγχρονα φωτοβολταϊκά συστήματα. Αρχικά αναλύεται διεξοδικά η τεχνολογία των λεπτών υμενίων και έπειτα στην εργασία γίνεται μια αναφορά στα φωτοβολταϊκά συστήματα πρώτης γενιάς ενώ δίνεται μεγαλύτερη βαρύτητα στα δεύτερης και τρίτης γενιάς. Αναλυτικότερα, το πρώτο κεφάλαιο κάνει την εισαγωγή στην τεχνολογία των λεπτών υμενίων και αναλύει τις τεχνικές εναπόθεσης τους. Δίνεται βάση στις φυσικές τεχνικές εναπόθεσης λεπτών υμενίων με τις βασικότερες από αυτές να παρουσιάζονται παρακάτω. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται μια μικρή αναφορά και στις χημικές τεχνικές εναπόθεσης λεπτών υμενίων. Το δεύτερο κεφάλαιο αναλύει όλους τους μηχανισμούς και την διαδικασία της ανάπτυξης ενός λεπτού υμενίου πάνω σε ένα συμπαγές στερεό υπόστρωμα. Συγκεκριμένα δίνονται οι διαφορετικοί τρόποι συνένωσης των μορίων που αποτελούν το λεπτό υμένιο και όλη η διαδικασία από την εναπόθεση των μορίων μέχρι στον σχηματισμό ενός ομοιόμορφου φιλμ. Το τρίτο κεφάλαιο είναι αυτό στο ποιο γίνεται μια αναφορά στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και αναλύεται η φωτοβολταϊκή τεχνολογία, η φυσική δηλαδή πίσω από το φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Γίνεται ανάλυση της αγωγιμότητας των υλικών, εξετάζεται τι είναι η αγωγιμότητα και πως επιτυγχάνεται. Ακολούθως, παρουσιάζονται οι ημιαγωγοί με το μεγαλύτερο ενδιαφέρον στην φωτοβολταϊκή τεχνολογία δηλαδή οι ημιαγωγοί p και n, τα χαρακτηριστικά και η λειτουργεία τους. Στο τρίτο κεφάλαιο επίσης γίνεται πολύ αναλυτική παρουσίαση της αρχής λειτουργείας ενός κλασσικού φωτοβολταϊκού συστήματος. Κλείνοντας το κεφάλαιο αυτό εξετάζεται ο βαθμός απρόσοδης των φωτοβολταϊκών συστημάτων. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μια γενική εισαγωγή στα φωτοβολταϊκά συστήματα και ακολουθεί μια αναφορά στα φωτοβολταϊκά πρώτης γενιάς τα οποία χρησιμοποιούνται περισσότερο από όλα εμπορικά μέχρι και σήμερα. Ακολουθούν τα συστήματα δεύτερης γενιάς τα οποία βασίζονται στην τεχνολογία των λεπτών υμενίων, όλα τα συστήματα αυτά παρουσιάζονται και αναφέρονται τα αρνητικά τα θετικά τους καθώς και η διαδικασία παρασκευής τους και ο βαθμός απόδοσης τους. Το πέμπτο είναι το κεφάλαιο στο οποίο αναλύεται η τρίτη γενιά φωτοβολταϊκών συστημάτων. Γίνεται μικρή ιστορική αναδρομή των σύγχρονων 10 φωτοβολταϊκών στοιχείων και ακολουθεί ανάλυση των βασικών συστημάτων της τρίτης γενιάς. Επίσης παρουσιάζεται η αναλυτική αρχιτεκτονική και αρχή λειτουργείας για καθένα από αυτά τα συστήματα. Δίνεται μεγάλη έμφαση στα φωτοβολταϊκά συστήματα περοβσκίτη. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται μια μικρή αναφορά στην τέταρτη γενιά φωτοβολταϊκών στοιχείων η οποία όμως είναι ακόμα σε πολύ πρώιμο στάδιο. Το έκτο κεφάλαιο πραγματεύεται την ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε νέα κτήρια αλλά και την ένταξη τους σε ήδη υπάρχοντα. Παρουσιάζονται οι κατηγορίες των φωτοβολταϊκών συστημάτων που ενσωματώνονται στη δομή κτηρίων. Τέλος γίνεται μια σύντομη αναφορά στις μονάδες αυτές από οικονομικής σκοπιάς. Στο έβδομο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζονται τόσο τα συμπεράσματα που προέκυψαν κατά την εκπόνηση της όσο και οι προσωπικές προτάσεις του συγγραφέα πάνω στο θέμα. Το όγδοο και τελευταίο κεφάλαιο συμπεριλαμβάνει όλη την βιβλιογραφία που χρησιμοποιήθηκε για το κείμενο και τις εικόνες και τα διαγράμματα της εργασίας.