Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki
Elektroda luminescencyjna wytworzona na bazie domieszkowanych nanocząstek ZnO do innowacyjnych rozwiązań w elastycznej fotowoltaice.
Postęp w technologiach fotowoltaiki (PV) na światowej scenie badań naukowych jest nieustanny. Pomimo wielu podejść, wciąż wymagane są badania dotyczące nowych technik zwiększających efektywność ogniw słonecznych. Jednym z rozwiązań tego problemu jest powlekanie ogniw słonecznych materiałami, zwiększającymi absorpcję światła słonecznego.
Celem projektu jest praktyczna weryfikacja hipotezy zakładającej zwiększenie wydajności energetycznej ogniw PV, poprzez osadzenie dodatkowej, funkcjonalnej warstwy na górnej części struktury PV. Warstwa wykonana będzie z domieszkowanych nanocząstek (NPs) tlenku cynku (ZnO) o właściwościach takich jak: przezroczystość dla światła widzialnego, luminescencja, przewodność elektryczna, elastyczność. Osadzone na ogniwie warstwy funkcjonalne, ze względu na właściwości nanocząstek ZnO powinny absorbować promieniowanie słoneczne z zakresu UV i przekształcać je w światło widzialne. Domieszki metali zawarte w warstwie powinny jej zapewnić właściwości przewodzące. Dzięki nanocząsteczkowej strukturze warstwy oraz zastosowanej metodzie osadzania (spray coating), możliwe jest uzyskanie wysokiej przezroczystości warstwy dla zakresu widzialnego.
Powyższe zagadnienia wpisują się w główny nurt rozwoju fotowoltaiki i wypełniają lukę technologiczną obejmującą dwa zagadnienia - transparentną warstwę przewodzącą jako przednią elektrodę oraz zwiększoną wydajność energetyczną zapewnioną przez zintensyfikowaną foto-konwersję. Opracowanie technologii wytwarzania warstwy spełniającej zakładane kryteria, umożliwi wykorzystanie jej do produkcji ogniw dowolnego typu, co stanowi utylitarny cel projektu, odpowiadając na potrzeby użytkowników i producentów przyrządów fotowoltaicznych. Takie warstwy, wykorzystane w elastycznych ogniwach słonecznych, mogą rozwiązać problem zasilania elektronicznych urządzeń mobilnych i zwiększyć komfort użytkownika poprzez zapewnienie niezależnego źródła zasilania.
Metodologia prowadzenia badań w projekcie zakłada realizację serii eksperymentów osadzania warstw na podłożach testowych techniką spray coating. Potrzebne urządzenia oraz aparatura do osadzania warstw i ich obróbki znajdują się Laboratorium Technologii Elektroniki Elastycznej oraz w Laboratorium PV. Będą one udostępnione do realizacji niezbędnych badań po wcześniejszym przeszkoleniu wybranego studenta w obsłudze urządzeń technologicznych i pomiarowych.
Końcowym etapem projektu będzie wytworzenie i charakteryzacja elastycznego, ogniwa słonecznego z warstwą luminescencyjnej elektrody. Opracowane zostaną również odpowiednie opisy technologiczne oraz analiza weryfikująca poprawność początkowych założeń.
Po zakończeniu projektu student potrafi:
- planować i realizować zadania projektowe, w tym prace eksperymentalne, prowadzące do rozwiązania podjętego problemu;
- rejestrować, opracowywać numerycznie i graficznie oraz krytycznie analizować i oceniać otrzymane wyniki badań w odniesieniu do samodzielnie pozyskanej, aktualnej literatury naukowej;
- dobierać parametry badanego procesu, osadzać i charakteryzować warstwy pod kątem ich właściwości optoelektronicznych;
- podejmować dyskusję w zakresie badanego problemu, weryfikować słuszność przyjętych podejść, samodzielnie uzupełniać swoją wiedzę w ramach podjętego tematu, proponować rozwiązania, współpracować z zespołem badawczym.
Obowiązki i role:
- opanowanie obsługi aparatury badawczej i pomiarowej (z pomocą opiekuna lub innego doświadczonego technologa/laboranta);
- planowanie i realizacja eksperymentów w powierzonym zakresie ustalonym każdorazowo z opiekunem naukowym;
- charakteryzacja próbek (optyczna, elektryczna, strukturalna);
- opracowywanie numeryczne i graficzne oraz analiza otrzymanych wyników;
- uczestnictwo w zebraniach cyklicznych zespołu i raportowanie (prezentowanie) efektów swoich prac laboratoryjnych/eksperymentalnych;
Wymagania kompetencyjne:
- znajomość języka angielskiego umożliwiająca przegląd i analizę literatury;
- odpowiedzialność i sumienność w realizacji powierzonych prac badawczych i ich terminowych opracowaniach;
- dokładność, rzetelność, dyspozycyjność i zaangażowanie;
- zainteresowanie tematyką projektu.