Enerji Sistemi İşlemleri – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları
Enerji Sistemi İşlemleri
Czochralski işlemi, çok fazla kristal kusuru ve safsızlık meydana geldiğinden, %25’lik rekor verimlilikle güneş pilleri üretmek için uygun olmayan gofretler üretir. Bu tür yüksek teknoloji güneş pilleri, Czochralski yöntemine kıyasla çok daha karmaşık ve daha maliyetli olan yüzdürme bölgesi işlemiyle üretilen mono kristaller gerektirir. Yüzdürme bölgesi işlemi bu nedenle seri güneş pili üretimi için uygun değildir.
Tek kristalli veya tek kristalli gofretlerin yanı sıra “çok kristalli” gofretler de fotovoltaik endüstrisi tarafından başarıyla kullanılmaktadır. Bu amaçla polisilikon eritilir ve külçe kalıplara dökülerek yavaş katılaşır ve ayarlanır. Bu poli-kristal bloklar (mm’den cm aralığına kadar değişen tanecik boyutlarına sahip), testere ile ikinci dereceden poli-kristal plakalar halinde kesilir.
Bununla birlikte, monokristal malzemeye kıyasla polikristalin daha ucuz üretimi ve geliştirilmiş kitlesel kullanımı, pasifleştirme önlemlerine rağmen azınlık taşıyıcıların difüzyon uzunluğunu azaltan rekombinasyon merkezlerini oluşturan çok sayıda kristal sınırı nedeniyle daha düşük verimliliklerle dengelenir.
1960’ların ortalarından bu yana, fotovoltaik amaçlar için bantlar veya döküm veya sinterlenmiş plakalar şeklinde doğrudan silikon gofretler üretmek için çalışmalar yürütüldü, böylece kristal büyümesi veya bir külçe dökümü ve arka testereleme önlendi. Bu araştırmalar kapsamında 20’den fazla farklı proses, üretim teknolojisi açısından araştırılmış ve test edilmiştir.
Bununla birlikte, bugüne kadar güneş pili imalatında başarılı bir şekilde /6-18/ için pratikte yalnızca “Kenar Tanımlı Film Beslemeli Büyüme” süreci uygulanmıştır. Bu işlemle, daha sonra lazerle şeritler ve plakalar halinde kesilen altıgen silikon tüpler elde edilir. Bu tür bant malzemesinden yapılan güneş pillerinin verimleri yaklaşık %15 civarındadır.
Silikon gofretlerden gerçek fotovoltaik hücre üretimi için sadece birkaç işlem adımının gerçekleştirilmesi gerekir. Temel malzeme olarak, genellikle önceden p-katkılı olan poli-kristal veya mono-kristal gofretler kullanılır.
İlk olarak, kimyasal aşındırma gofret yüzeyini arındırır. Daha sonra, p-n-kavşağı, n-katkılı bir yüzey tabakası oluşturmayı amaçlayan malzeme yüzeyi içinde fosforun difüzyonu ile elde edilir (yani, silikon levhanın p-katkısı, maksimum derinliğe kadar fosfor atomlarının difüzyonu ile aşırı telafi edilir) 0,2 ila 0,5 μm).
N-doping daha sonra plazma aşındırma ile gofret kenarlarından çıkarılmalıdır. Ek olarak, fosforun difüzyonu sırasında, silikon gofret yüzeyinde bir fosfor camı oluşur ve bunun da sonraki işlem adımlarından önce çıkarılması gerekir.
Gofretin arka tarafındaki n katkısını çıkarmak için, önce serigrafi proses baskısı ile bir alüminyum kaplama uygulanır ve ek bir arka taraf metalleştirme uygulanmadan önce kurutulur.
Müteakip sinterleme, alüminyum atomlarının silikon levhaya arka taraftan yayılmasını ve böylece levhanın arka tarafındaki istenmeyen n-katkılamayı aşırı telafi etmesini sağlar. Günün sonunda p-n- bağlantısı olarak, gofretin ön tarafında sadece fosforla dağılmış tabaka kalır.
Akabinde ön yüz teması ızgara şeklinde gofretin üzerine basılır ve sonrasında kurutulur. Işık yakalamayı geliştirmek için bir anti-refleks kaplama uygulandıktan sonra, fotovoltaik hücrenin nihai elektriksel ölçümünden önce son bir sinterleme adımı gerçekleştirilir.
Hemen hemen tüm mono-kristal ve poli-kristal silikon gofret üreticileri, açıklanan teknolojiyi standart bir teknoloji olarak uygular.
Czochralski işlemine dayalı olarak mono-kristal silikon plakalar olarak üretilen hücreler, %14 ila %18 arasında verimlilik elde edilmesini sağlarken, polikristalin plakaların etkinlikleri yaklaşık %13 ila %15,5 arasında değişmektedir. Bu nedenle, tarif edilen işlem sırası, bir yandan basit ve uygun maliyetli bir işlem tasarımı ile gofret malzemeleri arasında bir uzlaşmadır ve diğer yandan basitliğe bağlı olarak en aza indirilmiş verimlilik kayıplarıdır.
EPDK Lisans Listesi
EPDK GES Yönetmeliği
Lisanslı elektrik üretimi
EPDK Lisans Yönetmeliği
ENERJİ Lisans
Rüzgar enerjisi
EPDK Lisanssız elektrik üretimi
EPDK lisans başvurusu
Ancak hem tek kristalli hem de çok kristalli silikon, günümüzde endüstriyel imalatla elde edilenlerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek verimlilik elde edilmesini sağlar.
Bununla birlikte, bu tür gelişmiş verimliliklerden yararlanmak için, esas olarak fotovoltaik hücrenin yüzeylerinin ve sınır alanlarının ışık tutmasını ve elektriksel özelliklerini geliştirmek için ek işlem adımları gereklidir. Örneğin, mono-kristal silisyumdan yapılmış yüksek verimli güneş pilleri için, p-n-kavşağı ve arka taraftaki temasın yapılandırılması için (nokta veya çizgi şeklinde temas) çok aşamalı fosfor difüzyonu uygulanır.
Yukarıda bahsedilen yüksek performanslı prosesler, çok sayıda ilave karmaşık ve pahalı proses adımlarını (örneğin fotolitografi) gerektirdiğinden, gelişmiş hücre verimliliklerine rağmen şu anda uygun maliyetli değildirler. Yalnızca genel fotovoltaik sistemle ilgili spesifik maliyetler önemli ölçüde düşerse, yüksek verimli hücrelerin daha geniş bir ticari ölçekte üretilmesi beklenir.
Hücre verimliliğini artırmaya yönelik bir başka konsept de metal yalıtkan yarı iletken (MIS) güneş pilidir. Bu güneş pili tipinin adı, p-katkılı bir katmanın yüzeyinde bulunan sabit bir pozitif yük katmanının etkisinden kaynaklanmaktadır.
Bu katman, p-katmanının yüzeye yakın kısmı, sabit yüzey yüklerinin oluşturduğu elektrik alan nedeniyle fiilen bir n-katmanı gibi davrandığından; yüzeye yakın p-katmanı bu nedenle yarı ters çevrilmiştir. Bu hücrelerin avantajı, nispeten düşük bir sıcaklık seviyesinde sadece altı üretim adımı gerektirmesidir. Büyük ölçekli üretimde elektrik hücresi verimliliği kabaca %16’dır.
Üretim sürecini önemli ölçüde basitleştirmeyi amaçlayan benzer bir konsept için, Kendinden İnce Katmanlı (HIT) yapıya sahip Hetero-bağlantı, mono-kristal silikon levhaya (n-katkılı) doğrultucu ön temas katkısız (içsel) ve p-katkılı amorf silikondan oluşan çift tabakanın biriktirilmesiyle oluşturulur.
Böylece, n-iletken kristalin ve p-iletken amorf silikon arasında doğrultucu bir p-n-hetero-teması yaratılır. Her iki katmanın toplam kalınlığı yalnızca birkaç 10 nm’dir, böylece amorf silikon fotoakıma katkıda bulunmaz.
Gerçek fotovoltaik soğurucu malzeme yine tek kristalli silikon gofrettir. Difüzyon yoluyla p-n-kavşağının karmaşık ve enerji tüketen üretim sürecinin yerini amorf silikon çift katmanın nispeten basit ve enerji tasarruflu kaplaması alır. Bu yeni teknoloji, (laboratuvarda) %20’nin üzerinde elektriksel hücre verimliliği elde edilmesini sağlar.
Her şeyden önce, mevcut araştırmalar maksimum elektrik hücresi verimliliklerini korurken güneş pili üretim maliyetlerini düşürmeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, uygulanan malzemeler ve genel üretim süreci zinciri, maliyet düşürme potansiyelleri açısından tekrar tekrar incelenir.
Yukarıda belirtilen yeni kavramların yanı sıra, mevcut araştırmalar daha ince silikon plakaların (70 μm kadar küçük kalınlıklar) kullanımına odaklanmaktadır. Bu tür ince gofretler laboratuvarda şimdiden iyi verimler elde etti. Bununla birlikte, bir yandan ince gofretlerin pahalı üretimi ve diğer yandan endüstriyel üretim sürecindeki zayıf stabiliteleri dezavantajlarıdır.
ENERJİ Lisans EPDK GES Yönetmeliği EPDK lisans başvurusu EPDK Lisans Listesi EPDK Lisans Yönetmeliği EPDK Lisanssız elektrik üretimi Lisanslı elektrik üretimi Rüzgar Enerjisi