W ramach sesji pt: „Ochrona środowiska a odnawialne źródła energii: plusy i minusy proponowanych rozwiązań”, która została zorganizowana podczas XXII Krajowej Konferencji Elektroniki (więcej w pierwszej części artykułu pt. „Sesja specjalna na konferencji KKE 2023 – cz1.) odbyła się także sesja plakatowa poświęcona badaniom w obszarze fotowoltaiki.
Wygłoszono trzy referaty dotyczące badań prowadzonych obecnie w Laboratorium Fotowoltaicznym Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie.
1. Moduły fotowoltaiczne z modyfikowaną folią ETFE do zastosowań w obszarze BIPV
Podczas prezentacji przedstawiono koncepcję i badania w skali laboratoryjnej, modułów PV w układzie bez szyby zabezpieczającej o podniesionej estetyce architektonicznej. Proponowana koncepcja zakłada zastąpienie szyby, która jest elementem zabezpieczającym i nośnym typowego modułu PV, przez folię ETFE. Elementem nośnym w tak zmodyfikowanym układzie jest blacha aluminiowa. Moduły tego typu skierowane są na rynek BIPV. Ponadto, aby zwiększyć atrakcyjność wizualną rozwiązania, zaproponowano specjalną modyfikacje geometrii przedniej folii zabezpieczającej. Ze względu na zmiany w układzie materiałowym oraz proces modyfikacji powierzchni folii ETFE konieczne było przeprowadzenie badań mających na celu ocenę przydatności zaproponowanej koncepcji w produkcji masowej. Zmierzono siłę adhezji pomiędzy warstwami, współczynniki transmisji optycznej oraz parametry elektryczne opracowanych modułów PV. Badano również wpływ modyfikacji folii ETFE na powstawanie mikropęknięć w ogniwach PV. Wyniki wszystkich badań omówiono podczas prezentacji.
2. Morfologia warstwy rekombinacyjnej ITO osadzonej na teksturze drutów krzemowych do zastosowania w ogniwach tandemowych krzem/perowskit
Zaprezentowano badania dotyczące osadzania warstwy ITO spełniającej rolę warstwy rekombinacyjnej w ogniwie tandemowym krzem/perowskit. ITO zostało osadzone metodą rozpylania magnetronowego na silnie porowatej powierzchni krzemu trawionego metodą MAE do tekstury w postaci nano i mikrodrutów. Obrazowymi technikami mikroskopii elektronowej oceniono jednorodność warstwy ITO i stopień pokrycia drutów krzemowych.
3. Barwne ogniwa perowskitowe ‐ Aspekty materiałowe i technologiczne
Zaprezentowano podstawowe informacje dotyczące stosowanych w fotowoltaice halogenkowych materiałów perowskitowych z naciskiem na bardziej stabilne materiały na bazie nieorganicznego kationu cezu. Ponadto pokazano możliwości, kształtowania barwy oraz wynikające z nich możliwości aplikacyjne. Omówiono architekturę rozwijanych ogniw perowskitowych oraz technologie depozycji gdzie istotnym zagadnieniem jest zastosowanie rozpuszczalników, które mogłyby być przyjazne dla środowiska i człowieka. Ponadto na sesji prezentowano badania dotyczące innych rozwiązań dla ogniw barwnikowych w tym referat pod tytułem:
Modyfikacje ogniw barwnikowych w kierunku poprawy ich sprawności
Omówiono wyniki badań dotyczące wpływu przeprowadzonych modyfikacji fotoanody ogniw barwnikowych na ich odpowiedź fotowoltaiczną. Analizowano zależności pomiędzy rodzajem barwnika, koadsorbentów i rozpuszczalnika użytego do przygotowania roztworu barwnika zastosowanego do otrzymania fotoanody oraz obecności i sposobu otrzymania warstwy blokującej na parametry fotowoltaiczne wyznaczone z pomiarów charakterystyk prądowo-napięciowych. Odrębną kategorię tematów stanowiły te związane z technikami wojskowymi, w których konieczne jest zasilanie urządzeń będących na wyposażeniu armii albo ich ochrona w warunkach bojowych. Wśród prezentowanych badań znalazły się prace:
1. Ochrona balistyczna ogniwa fotowoltaicznego
Omówiono koncepcję wykorzystania przeźroczystych osłon balistycznych do ochrony ogniwa fotowoltaicznego przed uszkodzeniami powstałymi w skutek działań militarnych (ostrzał z broni palnej, wybuchy) czy z powodu przyczyn naturalnych takich jak na przykład trzęsienie ziemi. Dokonano przeglądu różnych rodzajów przeźroczystych osłon balistycznych w kontekście przepuszczalności długości światła.
2. Bezprzewodowe ładowanie akumulatorów w bezzałogowych statkach powietrznych
Przedstawiono przegląd literatury oraz przykłady dotychczasowych rozwiązań zastosowanych w systemach bezprzewodowego ładowania akumulatorów bezzałogowych statków powietrznych (BSP). Dokonano przeglądu elektrycznych źródeł zasilania oraz specjalizowanych układów scalonych stosowanych w ładowaniu bezprzewodowym. Omówiono koncepcję bezprzewodowego ładowania elektrycznych źródeł zasilania BSP. Zaprezentowano schemat blokowy bezprzewodowego systemu ładującego będącego praktycznym rozwinięciem koncepcji. Większość prezentowanych badań dotyczyła BIPV, ogniw perwoskitowych, barwnikowych, analiz z eksploatacji modułów PV ale także zastosowań w przemyśle wojskowym.
W artykule wykorzystano materiały konferencyjne KKE 2023 w szczególności z artykułów:
1. Kazimierz Drabczyk, Grażyna Kulesza – Matlak, Piotr Sobik, Olgierd Jeremiasz, Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Helioenergia sp. z o.o., Photovoltaic modules with modified ETFE foil for BIPV applications”
2. Grazyna KULESZA-MATLAK, Marek SZINDLER, Magdalena SZINDLER, Anna SYPIEN, Lukasz MAJOR, Kazimierz DRABCZYK, Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, Silesian University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Morphology of ITO recombination layer deposited on silicon wires texture for silicon/perovskite tandem solar cells applications”
3. Zbigniew Starowicz, Agata Szwanda, Wojciech Bulowski, Katarzyna Gawlińska-Nęcek, Agnieszka Bigos, Marta Janusz-Skuza, Maciej Szczerba, Piotr Panek, Marek Lipiński, Institute of Metallurgy and Materials Science, Polish Academy of Sciences, “Barwne ogniwa perowskitowe - Aspekty materiałowe i technologiczne”
4. Krzysztof SPALIŃSKI, Krzysztof GÓRSKI, Akademia Wojsk Lądowych, Katedra Zarządzania Innowacyjnymi Projektami, „Przegląd materiałów do zabezpieczenia balistycznego fotoogniw”
5. Krzysztof GÓRSKI, Akademia Wojsk Lądowych, Katedra Zarządzania Innowacyjnymi Projektami, „Bezprzewodowe ładowanie akumulatorów w bezzałogowych statkach powietrznych”
