Studium fotovoltaických nanostruktur mikroskopickými metodami
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
V této diplomové práci je nejprve ve zkratce uvedena teorie fyziky solárních článků, kde jsou zmíněny klíčové procesy ovlivňující účinnost konverze slunečního záření na elektrickou energii. Dále je předložena rešerše o fotovoltaických nanostrukturách (nanodráty, nanokrystaly), jejichž implementací je možné účinnost solárních článků zvýšit. V přehledu experimentálních technik ke zkoumání fotovoltaických nanostruktur je důraz kladen zejména na korelativní měření pomocí SEM a AFM, vodivostního AFM, měření EBIC a mikroskopické měření elektroluminiscence. V experimentální části jsou předloženy výsledky měření struktur mikrokrystalického křemíku, vzorku hetero-přechodového Si solárního článku s kontakty na zadní straně (IBC-SHJ z projektu NextBase) a V-pitů vzorku InGaN/GaN kvantových jam. Měření elektroluminiscence bylo provedeno na vzorcích III-V polovodičů (InGaP, GaAs). Byly vypočítány jinak těžko dostupné charakteristiky III-V tandemových solárních článků pomocí elektroluminiscence a srovnání vlastností IBC-SHJ zjištěných pomocí mikroskopického měření elektroluminiscence a EBIC. Provedením experimentů bylo zjištěno, jakým způsobem se dělí proud vybuzený svazkem elektronů mezi hrot AFM a vzorek mikrokrystalického křemíku.
At the beginning this master's thesis lays brief fundamentals to physics of solar cells, where the main processes influencing the sunlight-to-electrical energy conversion efficiency are mentioned. After that the literature research is presented giving overview of photovoltaic nanostructures (e.g. nanowires, nanocrystals), which allow to increase the efficiency of the solar cells when implemented. Further, the experimental characterization techniques of the photovoltaic nanostructures are presented, focused especially at correlative SEM and AFM, conductive AFM, EBIC and microscopical electroluminescence measurements. In the experimental part the results obtained from the following samples are presented: Microcrystalline silicon structures, the sample of interdigitated back-contact Si heterojunction solar cell (IBC-SHJ from project NextBase) and V-pits in the sample with InGaN/GaN quantum wells. Electroluminescence measurement was performed on the III-V semiconductors (InGaP, GaAs). Some characteristics of the III-V tandem solar cells that are hard to obtain by ordinary methods were computed from electroluminescence. Finally, the EBIC and microscopical electroluminescence measurements were compared for IBC-SHJ solar cell. Experiments on microcrystalline silicon revealed division of two current routes; through the AFM tip and into the sample with the electron beam serving as the current source.
At the beginning this master's thesis lays brief fundamentals to physics of solar cells, where the main processes influencing the sunlight-to-electrical energy conversion efficiency are mentioned. After that the literature research is presented giving overview of photovoltaic nanostructures (e.g. nanowires, nanocrystals), which allow to increase the efficiency of the solar cells when implemented. Further, the experimental characterization techniques of the photovoltaic nanostructures are presented, focused especially at correlative SEM and AFM, conductive AFM, EBIC and microscopical electroluminescence measurements. In the experimental part the results obtained from the following samples are presented: Microcrystalline silicon structures, the sample of interdigitated back-contact Si heterojunction solar cell (IBC-SHJ from project NextBase) and V-pits in the sample with InGaN/GaN quantum wells. Electroluminescence measurement was performed on the III-V semiconductors (InGaP, GaAs). Some characteristics of the III-V tandem solar cells that are hard to obtain by ordinary methods were computed from electroluminescence. Finally, the EBIC and microscopical electroluminescence measurements were compared for IBC-SHJ solar cell. Experiments on microcrystalline silicon revealed division of two current routes; through the AFM tip and into the sample with the electron beam serving as the current source.
Description
Keywords
Elektroluminiscence, EBIC, korelativní měření AFM/SEM, fotovoltaické nanostruktury, Si hetero-přechodové solární články, III-V solární články, mikrokrystalický křemík., Electroluminescence, EBIC, correlative AFM/SEM, photovoltaic nanostructures, Si heterojunction solar cells, III-V solar cells, microcrystalline silicon.
Citation
HERTL, V. Studium fotovoltaických nanostruktur mikroskopickými metodami [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2018.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Fyzikální inženýrství a nanotechnologie
Comittee
prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Eduard Schmidt, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2018-06-19
Defence
Jaká je účinnost solárních článků?
Co je myšleno pojmem elektroluminiscence? Jaké je experimentální uspořádání?
Můžete popsat schéma přístroje pro spektrálně rozlišenou elektroluminiscenci?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Přístup k plnému textu prostřednictvím internetu byl licenční smlouvou omezen na dobu 3 roku/let