Advanced Functional Antireflection Coatings for Broadband Multijunction Solar Cells
Reuna, Jarno (2022)
Reuna, Jarno
Tampere University
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2022-12-02
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2647-0
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2647-0
Tiivistelmä
Tähänastisesti korkein aurinkokennolla saavutettu hyötysuhde on tuotettu III‒V puolijohteisiin perustuvilla korkean hyötysuhteen moniliitoskennoilla. Nämä uusiin materiaaleihin pohjautuvat aurinkokennot mahdollistavat yli neljän kennoliitoksen rakenteet, joilla todennäköisesti ylitetään 50 %:n hyötysuhde vuosikymmenen loppuun mennessä. Tällöin koko aurinkokennon pitää olla loppuun asti optimoitu ja valmistettu, jotta vältytään ylimääräisiltä optisilta ja sähköisiltä häviöiltä. Tavoitteen saavuttaminen vaatii soveltuvia laajakaistaisia heijastuksenestopinnoiteita erilaisille moniliitosrakenteille estämään hyödyllisen auringonvalon heijastuminen kennon pinnalta. Tässä työssä on keskitytty kehittämään heijastuksenestopinnoitteita korkean hyötysuhteen moniliitoskennoille.
Mitä leveämpi kaista auringonvaloa hyödynnetään, sitä vaikeammaksi tasomaisten pinnoitteiden optimointi käy. Halutun pinnoitteen täytyisi laajakaistaisuuden lisäksi olla yksinkertainen valmistaa toistettavasti erilaisille uusille aurinkokennoratkaisuille. Potentiaalisena ratkaisuna vaatimuksille on käyttää tasomaisten kerrosten lisäksi nanokuvioitua pintaa, jota hyödyntämällä voidaan suhteellisen yksinkertaisesti minimoida heijastus laajalta auringonvalon kaistalta.
Työssä tutkittiin pinnoitteiden kerrosmateriaaleina matalan taitekertoimen magnesiumfluoridia ja korkean taitekertoimen tantaalipentoksidia. Näiden lisäksi tutkittiin uuden nanopinnoitusmenetelmän soveltamista monikerroksisiin heijastuksenestopinnoitteisiin. Menetelmässä alumiinioksidikerroksesta muokataan satunnainen nanokuvioitu pinta de-ionisoidussa vesihauteessa. Pinnoitetta käytettiin hilasovitetuille III‒V moniliitoskennoille, sen toimivuutta tarkasteltiin normaaleissa käyttöolosuhteissa, ja nanokuvion säilyvyyttä tutkittiin syklisen jäädyttämisen alaisena. Nanorakenteen kestävyyden parantamiseksi testattiin myös hydrofobisuuskäsittelyä päällystämällä pinnoite ohuella fluoropolymeeri-kerroksella.
Mitä leveämpi kaista auringonvaloa hyödynnetään, sitä vaikeammaksi tasomaisten pinnoitteiden optimointi käy. Halutun pinnoitteen täytyisi laajakaistaisuuden lisäksi olla yksinkertainen valmistaa toistettavasti erilaisille uusille aurinkokennoratkaisuille. Potentiaalisena ratkaisuna vaatimuksille on käyttää tasomaisten kerrosten lisäksi nanokuvioitua pintaa, jota hyödyntämällä voidaan suhteellisen yksinkertaisesti minimoida heijastus laajalta auringonvalon kaistalta.
Työssä tutkittiin pinnoitteiden kerrosmateriaaleina matalan taitekertoimen magnesiumfluoridia ja korkean taitekertoimen tantaalipentoksidia. Näiden lisäksi tutkittiin uuden nanopinnoitusmenetelmän soveltamista monikerroksisiin heijastuksenestopinnoitteisiin. Menetelmässä alumiinioksidikerroksesta muokataan satunnainen nanokuvioitu pinta de-ionisoidussa vesihauteessa. Pinnoitetta käytettiin hilasovitetuille III‒V moniliitoskennoille, sen toimivuutta tarkasteltiin normaaleissa käyttöolosuhteissa, ja nanokuvion säilyvyyttä tutkittiin syklisen jäädyttämisen alaisena. Nanorakenteen kestävyyden parantamiseksi testattiin myös hydrofobisuuskäsittelyä päällystämällä pinnoite ohuella fluoropolymeeri-kerroksella.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4943]