Analýza fluktuačních procesů v solárních článcích

Analysis of fluctuation processes of solar cells

dizertace

čeština

Práce rozebírá problematiku nedestruktivní diagnostiky křemíkových solárních článků. Ačkoliv současné výrobní postupy a technologie jsou na velmi vysoké úrovni, další rozvoj v oblasti fotovoltaiky se nyní jeví limitovaný i v důsledku neschopnosti nalezení lokálních a objemových defektů, včetně jejich interpretace. Předmětem výzkumu je tedy nedestruktivní studium procesů s vlivem na provoz, životnost a spolehlivost vzorků. Za tímto účelem byly použity hlavně šumové analytické metody ve spojení se sledováním optické aktivity defektů, měřením kapacitních charakteristik a studiem transportu náboje. Tyto metody umožňují sledovat objemové nedokonalosti, defekty krystalické mříže, lokálně namáhané oblasti a v neposlední řadě i průrazné mechanizmy s možným vyústěním až v destrukci vzorků. Na základě získaných poznatků a pochopení probíhajících procesů mohou být nalezeny doporučení pro výrobce a způsoby úpravy výrobních postupů. Významná část práce je zaměřena na náhodný n-stavový impulsní šum známý jako mikroplazmatický šum. Tento šum vzniká v důsledku průrazů ve velmi malých oblastech pn přechodu a indikuje významné snížení životnosti, popřípadě destrukci pn přechodu jako takového. Tyto prostorově lokalizované oblasti byly studovány samostatně s použitím optických i elektrických metod a podařilo se získat mnoho zajímavých informací. Neméně významná část práce byla věnována i modelování šumových a fluktuačních procesů objemových nedokonalostí, kde se podařilo navrhnout jejich fyzikální interpretaci a analytický popis.

The thesis deals issue of the silicon solar cells non-destructive testing. The manufacturing technology of solar cells currently features a very high level of perfection. Its further development appears to be limited by amongst other issues imperfect diagnostic methods. The objective of presented research consists in non-destructive studies of processes that influence specimen life and reliability. To this end, I will employ mainly noise based analytical methods in connection with observation of defect optical activities, capacitance measurement etc. These methods are closely related to some specimen bulk imperfections, crystal-lattice defect induced traps, local-stress-subjected regions and, finally, breakdowns, which might bring about specimen destruction. Based on a detailed study and understanding of transport processes, regions in which noise is generated can be identified and appropriate technological measures can be proposed and adopted. Presented research focuses, first of all, on the real solar cell structures, which are inhomogeneous in their nature and are difficult to diagnose. The significant part of this study is attend to the random n-level (in most case just two-level) impulse noise, usually referred to as microplasma noise. This noise is a consequence of local breakdowns in micro-sized regions and brings about reduction of lifetime or destruction of the pn junction. The micro-sized regions have been studied separately by electrical and optical methods and defect properties have been put forward. Nevertheless, no less significant part of the thesis is devoted to the fluctuation modeling of the bulk imperfections in the semi-analytical form.

Solární článek, šum 1/f, mikroplazamtický šum, diagnostika, transport náboje

Solar cell, 1/f noise, microplasma noise, diagnostic, charge transport

MACKŮ, R.

20. 1. 2012

VUT v Brně

Brno

173