Blog

Fermi Dağılımı
Fermi Dağılımı Arayüzden geçen akım, halihazırda elde ettiğimiz ifadeye eşittir, ancak uçların iki Fermi dağılımı tarafından tamamlanır (iki dönüş yönü nedeniyle 2 faktörü eklenir): Bu nedenle, bir arayüz boyunca iletkenlik için ilişki ve denge dışı ilişkiler arasındaki tek farkın yalnızca iki özellikten kaynaklandığını söylemek doğru olur: • Dengesiz muamelenin arayüz kısmının kendi kendine tutarlı yük dağılımları yoluyla olan sonlu yanlılık. • arayüzün kendisinde elektron-fonon etkileşimlerinin etkisi. Bu iki özelliğin dışında, iki ayrı çerçeve içindeki tedaviler eşdeğerdir. Elektron-fonon etkileşimlerinin, örneğin tünel açma koşullarında, mevcut değerleri %5'ten daha az değiştirdiği göz önüne alındığında, genellikle elastik taşıma modellerine güvenmek güvenli görünmektedir. Standart DFT Yöntemleri  Taşıma teorisi üzerine olan bu son bölümde, iki uçlu bir cihazdaki akımları hesaplamak için mevcut yöntemlerin taslağını çıkaracağız. Bir yandan problemin yerel orbitallerin bir temel kümesi içinde nasıl çözüldüğünü açıklayacağız, diğer yandan böyle bir çözümün yoğunluk fonksiyonel teorisinin standart yöntemleri içinde nasıl elde edilebileceğini açıklayacağız. Şu anda, bu amaca yönelik en verimli yöntemler, süper hücreler adı verilen üç boyutlu tekrar birimlerini kullanıyor. Dahası, elektron özvektörlerinin düzlem dalga açılımına dayalıdırlar. Dolayısıyla ele almamız gereken sorun şudur: (i) öngerilim gerilimleri uygulanır uygulanmaz iletken-kurşun arayüzlerindeki sınır koşullarının eşitsizliği; (ii) düzlem dalga temel kümelerine dayalı olarak özfonksiyonların lokalizasyonu; (iii) bu koşullar altında dengesiz Green fonksiyonlarının, kontaklarının ve kendi kendine enerji terimlerinin hesaplanması; (iv) arayüz boyunca yük yoğunluğu ve kimyasal potansiyellere göre elde edilen çözeltilerin kendi kendine tutarlılığı; (v) taşıma özelliklerinin hesaplanması. Bir işlevi, herhangi bir temel sette formüle edilebilecek bir matrise dönüştüren bir dönüşümün ayrıntılı bir açıklamasıyla başlıyoruz. Fonksiyon Matrisi Belirli bir temel set içinde, bir sistemin Green fonksiyonunun denklemi genellikle matris formunda yazılabilir. Çıkış noktası, fonksiyonun gerçek uzay tanımıdır. Burada Z = E + iη, geciktirilmiş Green fonksiyonu GR ile ilişkili karmaşık özdeğerdir. GA için karşılık gelen özdeğer Z∗'dir. Şimdi Green fonksiyonunu belirli bir temel sette yeniden yazıyoruz (atomik orbitaller için φm fonksiyonları sistemin atomik konumlarında ortalanır). Z yerine Z∗ kullanarak benzer bir prosedürle geciktirilmiş fonksiyon yerine gelişmiş fonksiyona ulaşırız, böylece her iki Green fonksiyonu da matris formunda verilir. Prensipte Green fonksiyonları η → ±0 için limitler olarak tanımlandığından, bu noktada bilinmeyen bir η parametresiyle baş başa kalmış gibi görünebiliriz. Ancak sayısal olarak, sistemimize bağlı olarak ve şu koşulla η'ya kesin bir değer atayabiliriz. N0, sistemimizdeki elektron sayısıdır. Teknik bir bakış açısından, Green fonksiyonları ile sistem yanıtının hesaplanması için gerekli olan matris inversiyonunun bir O(N2) rutini olduğu ve bu nedenle hesaplama açısından pahalı olduğu dikkate alınmalıdır. Bu sorunun çözümü, fonksiyonunu matris inversiyonuna dayanmadan oluşturmak için yinelemeli şemaların kapsamlı kullanımı olabilir. Dolayısıyla bu genişlemenin sonucu, belirli bir temel sette sistemin fonksiyon matrisidir. Fermi-Dirac distribution Fermi enerjisi formülü Fermi seviyesi nedir Fermi enerjisi nedir Bose-Einstein istatistiği Fermi enerji seviyesi Fermiyon nedir Tutarlılık Döngüsü Standart DFT'de, kendi kendine tutarlılık döngüsü, daha sonra etkin potansiyeli oluşturmak için kullanılan elektron yükünün uzamsal bir dağılımı ile başlar. Etkili potansiyele dayalı Schrödinger denkleminin çözümleri, toplam yük sistemdeki elektronların sayısı olan N'ye eşit olana kadar nihayet elektronlarla doldurulur ve yeni yük dağılımı yeniden etkin potansiyeli hesaplamak için kullanılır.  Bu dolaysız ve köklü şema, dengesiz koşullar altında çalışmaz çünkü bu koşullar altındaki elektronlar ortak bir Fermi dağılımına uymazlar. Bunun yerine, aşağıdaki gibi farklı bir döngüyle kendi kendine tutarlı çözümleri yinelemek gerekir: 1. Müşteri adaylarının kendi enerjilerini hesaplayın. 2. İkisi arasındaki Hartree potansiyelini ve Hamiltoniyeni hesaplayın, uygulanan bir önyargı voltajına yol açar. 3. Arayüzün kendi enerjilerini hesaplayın. 4. Dengesiz Green fonksiyonlarını hesaplayın. 5. Enerji üzerinden fonksiyonların integralini alarak yük yoğunluk dağılımını bulun. 6. Bir sonraki yinelemeye başlayın. Sayısal olarak, kabataslak öz-tutarlılık döngüsünün sorunu, öz-enerjiler ve arayüzün Green fonksiyonları ile ilgili matris ters çevirmeleridir. Müşteri Adaylarının Kendi Enerjisi Uçların, değişen öngerilim voltajlarını hesaba katmak için uygulanan bir Hartree potansiyeli ile birkaç metal katmanından oluştuğu düşünülebilir. Kurulum, çoğu DFT kodunun süper hücre geometrilerinde olduğu gibi periyodik olacak veya iletkenin bir tarafına iliştirilmiş uçların bir küme tanımını uygulayacaktır. Aşağıda periyodik süper hücrelere odaklanacağız; Küme hesaplamalarından tek fark, birazdan göreceğimiz gibi, Fermi fonksiyonlarının uçlardaki değişimidir. Uçların ayrı ayrı hesaplanması için kurulum gösterilmiştir. Geciktirilmiş ve gelişmiş fonksiyon matrisleri, yukarıda açıklanan prosedürle hesaplanabilir. Bilindiklerinde, spektral fonksiyonu şu şekilde oluşturabiliriz. Yaklaşık üç atomik katmana sahip metallerdeki bozunma uzunluğu göz önüne alındığında, kurşunun öz-enerji terimi yalnızca arayüze bitişik üç katman için hesaplanmalıdır. Kurşun sistemi altı atomik katmandan oluşuyorsa, o zaman üç sol katman sağ kurşunun öz enerjisini, sağdaki üç katman da sol kurşunun öz enerjisini tanımlar. Periyodik bir kurulumda, her iki ucun Fermi dağılım fonksiyonları temel durum Fermi dağılımları (μ = μ0) olurken, bir küme yaklaşımı için kimyasal potansiyeller ön gerilim μ = μ0 ± eV kadar kaydırılacaktır. Uçlar, uygulanan önyargı voltajı nedeniyle yüzey dipollerini hesaba katmak için üç ek metal katman içeren iletkene bağlanır. Kurşun arayüzünden iletkene geçişte değişen Hartree potansiyelleri göz önüne alındığında, Hartree potansiyeli ve arayüz boyunca etkin potansiyel, çizilen kendi kendine tutarlı prosedürle hesaplanmalıdır. Sistemin Hamilton matrisi daha sonra arayüzün L katmanları için matris elemanları ve müşteri adaylarının kendi enerjileri için altı ek eleman içerir. Ortaya çıkan Hamilton matrisini genel bir şekilde yazmak, yani matristeki her katmanı yalnızca bir matris elemanı ile temsil ettiğimiz anlamına gelir.

Güneş Pili ve Modül Özellikleri  – Enerji Mühendisliği Ödevleri – Enerji Mühendisliği Ödev Hazırlatma – Enerji Mühendisliği Alanında Tez Yazdırma – Enerji Mühendisliği Ödev Yaptırma Fiyatları

Güneş Pili ve Modül Özellikleri

Yük taşıyıcıların amorf silikondaki hareketliliği genellikle oldukça düşüktür, bu nedenle fotojenleştirilmiş taşıyıcıların toplanması bir iç elektrik alanı tarafından desteklenmelidir. Ayrıca, kusur oluşumu yeniden birleştirme işlemi ile ilgilidir. Şekilsiz bir silikon güneş pilinin tipik yapısı ve buna karşılık gelen bant diyagramı gösterilmektedir.

İğne yapısının içsel katmanında yüksek bir alan yaratmak için, hücrelerin birkaç yüz nanometre mertebesinde ince olması gerekir. Uygun ışık yakalama şemaları uygulanarak, yüksek stabilize verimlilikle ince tek bağlantı hücreleri üretilebilir.

Bu nedenle, cihazların stabilize edilmiş verimliliğini artırmaya yönelik genel strateji, iki hatta üç hücrelik bir yığın kullanmaktır. Tek hücrelerin kalınlığının azaltılmasına, elektrik alanının arttırılmasına ve dolayısıyla taşıyıcı toplamanın iyileştirilmesine izin verir.

Filmlerin biriktirilmesi için nispeten düşük alt tabaka sıcaklığı, altta yatan katmanların müteakip biriktirme adımlarından etkilenmemesi avantajına sahiptir. Bu nedenle, bu yığınların yekpare bir yapıda üretilmesi, çok fazla biriktirme süresi eklemez, bu nedenle ek işlem maliyetleri, tek hücrelere göre önemli ölçüde yüksek değildir.

Yığına farklı bant aralıklarına sahip hücrelerin dahil edilmesi, güneş spektrumunu daha iyi kullanabilen ve aynı zamanda cihazların stabilize edilmiş verimliliğini iyileştirebilen “gerçek” bir tandem hücre ile sonuçlanır. Bant aralığı, karbon ile alaşımlanarak arttırılabilir.

Güneş pilleri hem alt tabaka hem de üst tabaka konfigürasyonlarında üretilir. Her ikisinin de kendine göre avantajları var. Üst katman hücreleri, şeffaf iletken oksit (TCO) kaplı cam alt tabakalar üzerine biriktirilir. Substrat hücreleri, esnek metal veya polimer folyoların kullanımına izin verir.

Bununla birlikte, yekpare seri bağlantı, yalıtkan bir alt tabaka gerektirir. Bu nedenle, paslanmaz çelik yüzeyler üzerindeki hücreler genellikle tek hücreler halinde kesilir ve mekanik olarak birbirine bağlanır. United Solar tarafından üretilen paslanmaz çelik bir alt tabaka üzerindeki üçlü tandem hücrenin şematik görünümü gösterilmektedir.

a-Si hücresinin belirleyici bir avantajı, hücrelerin gerekli seri bağlantısının üretim sırasında aynı anda gerçekleşebilmesidir. Gösterildiği gibi, TCO3’ün bütün bir katmanı önce bir cam substrat üzerine biriktirilir ve ardından, örneğin bir lazer ışını ile bir şerit deseni oluşturulur.

Daha sonra a-Si güneş pili yapısı bir reaktörde biriktirilir, hücreler tekrar bir lazer kullanılarak yapılandırılır, böylece müteakip buharlaşan metal cam alt tabakanın arkasındaki TCO ile temas eder.

Son olarak, buharlaşan metal kaplama uygun bir kayma ile ayrılmalıdır. Böylece, bu durumda beş hücrenin seri olarak bağlandığı açıktır. Bu şekilde, çıkış voltajı yüke uyarlanabilir. Bu etki, a-Si güneş pillerinin neredeyse yalnızca küçük çıktı pazarına hakim olmasında belirleyicidir.

Güneş pili Nedir
Güneş enerjisi ve güneş pilleri
Güneş paneli ile güneş pili arasındaki fark
Güneş pili çalışma Prensibi
Güneş pili Ne İşe Yarar
Güneş pili yapısı
Güneş pili Kullanım Alanları
Güneş pili çalışma prensibi pdf

Verimlilik 

a-Si tabanlı güneş pillerinin verimliliği için son iki en yüksek değer sunulmaktadır. Cihazlar, bir yığındaki iki veya üç hücreden oluşur. İkinci satır, amorf yarı iletkenlere dayalı olarak IMT Neuchatel tarafından üretilen mikro kristalli cihaz için veri verir.

a-Si modül üretimine yönelik farklı yaklaşımlar listelenmiştir. Amorf silikonun modül üretimi, esas olarak esnek folyo alt tabakalar veya cam alt tabakalar olmak üzere iki çizgiyi takip eder. Esnek yüzeyler yeni uygulamalar sunar. Ancak, bu hücrelerin yekpare ara bağlantıları zorlu bir iştir.

Tipik yüzey boyutları 0,5 ila 1m2 mertebesindedir. Geniş alanlı modüllerin stabilize edilmiş verimlilikleri, çok bağlantılı hücreler ve optimize edilmiş tek bağlantılı hücreler için yaklaşık %6 ila 8’dir. Yakın vadeli hedef, üretim seviyesinde geniş alanlarda %8 stabilize verimliliğe ulaşmaktır.

United Solar modülleri, tek bir kapak sayfasına lamine edilmiş alt hücreler içerir. EPV’nin çok büyük modülü, tek bir kapak camına lamine edilmiş 4 alt modülden oluşur.

Multi-Megawatt düzeyinde modül üretiminin kurulumu şu anda devam ediyor. Diğer şirketler, geniş alanlı modüller için pilot üretim hatları işletiyor ve üretim hatlarını yükseltmeyi planlıyor.

Amorf silikon gelişimindeki ilerleme aşağıdaki alanlarla ilgilidir.

– Malzeme ve kararlılık konularına ilişkin genel anlayış. Staebler-Wronski etkisinin mekanizmasının anlaşılması, temel olarak, çalışma koşullarına göre kusur dengesini ayarlayan malzemenin içsel bir özelliğidir.
– Sürecin iyileştirilmesi. Plazma deşarjında silanın hidrojenle seyreltilmesi ve çok yüksek frekanslı plazma biriktirme, daha yüksek biriktirme hızlarında da iyileştirilmiş malzeme özelliklerine yol açar.
– “Protokristal” Si olarak adlandırılan amorf ve kristal haller arasındaki sınır çizgisinde malzemenin yapısal özelliklerini anlamak.
– Hücre verimliliğini artırmak ve ilk bozunmanın etkisini azaltmak için tampon katmanları, alaşım ve katkılama gradyanları vb. ekleyerek hücre tasarımlarını optimize edin.
– Optimize edilmiş istiflenmiş hücreler ve tandem cihazlar, en yüksek stabilize verimliliklere yol açar.

“Klasik” yaklaşım, alt hücre(ler)deki bant aralığını yaklaşık 1.5eV’ye düşürmek için Ge içeren bir alaşım kullanır. Bununla birlikte, karşılık gelen proses gazı GeH4, modülün maliyetine önemli ölçüde katkıda bulunur, bu nedenle düşük bant aralıklı hücre için alternatif bir geliştirme tavsiye edilir.

Umut verici bir çözüm, mikrokristalin silikonun kullanılmasıdır. IMT Neuchatel, mikrokristal silisyuma dayalı böyle bir güneş pili gösterdi. Şimdiye kadar ulaşılan %8’in üzerindeki kararlı verimlilik, tek başına bir ince film hücresi için düşük olabilir. Ancak sözde “mikromorf kavramında”, yani bir mikromorf tandem kavramında, bu hücre Si, Ge alt hücresinin yerini alabilir.

Şimdiye kadar, bu tür mikrokristal hücrelerin açık devre voltajı 0,5V’un altındadır. Malzemenin elektronik kalitesi, büyük ölçüde işlemde kullanılan gazların saflığına bağlıdır. Bu malzemeye dayalı güneş pilleri için sınırlayıcı faktörlerin belirlenmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

Amorf silikonun 100◦C’nin altındaki çok düşük alt tabaka sıcaklıklarında biriktirilmesi, yine de makul verimliliğe sahip cihazlar sağlar.

Amorf silikon, tüketici ürünleri pazarında sağlam bir şekilde yerleşmiştir, ancak son yıllarda şebekeye bağlı pazarın güçlü genişlemesi nedeniyle, kristal silikon pazar payı kazanmıştır.

Mevcut durum hala a-Si’nin geleceği hakkında büyük bir belirsizlikle karakterize ediliyor. Solarex’i devralan BP-Solar, Solarex tarafından uzun yıllar boyunca kurulup geliştirilen amorf tesisi yakın zamanda kapattı. BP, kristalin silikon teknolojisine odaklanmayı planlıyor.

Etiketler: , , , , , , ,

Bir yanıt yazın