Ανάπτυξη φωτοευαίσθητων ηλιακών κυττάρων με χρωστική ουσία μέσω της προηγμένης μεθόθου «slot-die coating»

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία έχει ως αντικείμενο μελέτης την ανάπτυξη φωτοευαίσθητων ηλιακών κυττάρων με χρωστική ουσία (dye-sensitized solar cells, DSSCs), μέσω της τεχνικής επίστρωσης με σχισμή. Αρχικά, στο θεωρητικό μέρος της συγκεκριμένης εργασίας, γίνεται μια μικρή αναφορά στην τεχνολογία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και στις νέες τεχνολογίες των φωτοβολταϊκών. Στη συνέχεια, γίνεται μια εκτεταμένη βιβλιογραφική ανασκόπηση στην τεχνολογία των DSSCs, εστιάζοντας στην αρχή λειτουργίας, στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα καθώς και στις προκλήσεις και στις μελλοντικές προοπτικές τους. Παρακάτω, παρουσιάζονται συνοπτικά οι σημαντικότερες τεχνικές κατασκευής λεπτών υμενίων, δίνοντας έμφαση στις διαδικασίες επίστρωσης και στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της εκάστοτε τεχνικής, συγκρίνοντάς τες μεταξύ τους. Η παρουσίαση αυτών, ολοκληρώνεται με την επιλογή της τεχνικής επίστρωσης με σχισμή, που μέσα από τα συμπεράσματα, ικανοποιεί την εκτέλεση των πειραματικών διαδικασιών, καθώς καλύπτει πλήρως τις απαιτήσεις της μελέτης. Έπειτα, γίνεται εκτενέστερη βιβλιογραφική ανασκόπηση της τεχνικής επίστρωσης με σχισμή, εστιάζοντας στην ιστορική εξέλιξη, την αρχή λειτουργίας, καθώς και τις εφαρμογές στις οποίες μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Στο πειραματικό μέρος της εργασίας, παρουσιάζονται αρχικά οι ερευνητικοί στόχοι αυτής. Επιπλέον, περιγράφονται τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή των υμενίων. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών, καθώς και οι διαφοροποιήσεις στις παραμέτρους για την εύρεση της βέλτιστης απόδοσης των φωτοβολταϊκών. Επιπροσθέτως, σε αυτό το μέρος της διπλωματικής, παρουσιάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα των διαδικασιών που προαναφέρθηκαν, για το κάθε υλικό ξεχωριστά, με απώτερο σκοπό τον προσδιορισμό της υψηλότερης απόδοσης στα ηλιακά κύτταρα μέσω της τεχνικής επίστρωσης με σχισμή. Παράλληλα με την παρουσίαση των αποτελεσμάτων, γίνεται και μια σύγκριση των αποτελεσμάτων της τεχνικής επίστρωσης με σχισμή με αντίστοιχα αποτελέσματα της τεχνικής επίστρωσης με περιστροφή, αναδεικνύοντας την χρησιμότητα της πρώτης τεχνικής. Στο τελευταίο μέρος της εργασίας, παρατίθενται τα συνολικά συμπεράσματα που αποκομήθηκαν από την εκπόνηση της συγκεκριμένης εργασίας, καθώς και κάποιες προτάσεις μελλοντικής έρευνας, που θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες για την περαιτέρω ανάπτυξη της συγκεκριμένης τεχνολογίας φωτοβολταϊκών. Η παρούσα διπλωματική εργασία αναδεικνύει ότι η τεχνική επίστρωσης με σχισμή μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη φωτοβολταϊκών τύπου DSSCs υψηλής ενεργειακής απόδοσης, αποδεικνύοντας την καταλληλότητά της τόσο για μικρής όσο και για μεγάλης κλίμακας βιομηχανικές εφαρμογές.