Солнечная энергетика

Photovoltaic panels on the roof of Metrohm Headquarters

Световые технологии будут играть решающую роль в будущем энергоснабжения.

Фотогальваника прошла долгий путь от питания карманных калькуляторов - и смотрит в светлое будущее. Возможно, фотоэлектрические элементы будут играть главную роль в энергетике.

С Metrohm мы хотим внести свой вклад в минимизацию потребление угля и сохранить окружающую среду и природные ресурсы для будущих поколений.

В 2016 году мы достигли важной вехи в этом амбициозном путешествии: солнечные батареи на крыше нашей штаб-квартиры в Херизау в Швейцарии теперь покрывают 25% потребностей в энергии.


Кристаллический кремний: мониторинг скорости травления с помощью титрования и ИХ

В общей сложности 80% всех установленных солнечных батарей изготовлены из кремния, так называемых солнечных элементов первого поколения. Каждая монокристаллическая и поликристаллическая кремниевая пластина проходит стадию влажного химического травления, чтобы получить требуемые поверхностные свойства для усиления удерживания света. Здесь Metrohm вступает в игру.

Растворы для травления состоят из различных кислот, стабилизаторов, смачивающих агентов или буферов и определяют структуру поверхности и эффективность солнечных батарей. Травление непрерывно увеличивает количество растворенного кремния, что влияет на морфологию поверхности и скорость травления. Состав текстурирующей ванны является ключом для производства эффективных солнечных элементов. В самых неблагоприятных условиях наши приборы анализируют состав текстурных ванн с помощью ...

… термометрическое титрование

Смеси кислот травления, содержащие HNO3, HF и H2SiF6 можно проанализировать двумя способами. Первый анализ включает прямое титрование NaOH с последующим обратным титрованием HCl: это определение дает содержание H2SiF6 плюс значение для комбинированного содержания азотной и фтористой кислот. Второй анализ заключается в титровании алюминием для определения содержания HF. На основе этих двух методов программное обеспечение вычисляет отдельные результаты для HNO3, HF и H2SiF6.


> Подробнее о 859 Titrotherm

… потенциометрическое титрование и прямое измерение

Общее содержание кремния в ваннах для текстурирования также можно определить путем потенциометрического титрования. Определение общей и единичной концентрации кислоты и растворенного кремния измеряли с использованием водного кислотно-основного титрования раствором NaOH.

Solitrode HF - подходящий стеклянный pH электрод для потенциометрического титрования. Обладает исключительной стойкостью в ВЧ-содержащих ваннах для текстурирования.

> Подробнее о Solitrode HF

Общую концентрацию фтора можно определить с помощью фторид-селективного электрода Metrohm (F-ISE). Разница между общим и связанным фтора в гексафторсиликате обеспечивается содержанием фтористоводородной кислоты. Содержание азотной кислоты можно рассчитать по общему содержанию кислоты.

> Подробнее об F-ISE

… ионная хроматография с двойным детектированием

Фторид, нитрат, сульфат и ацетат определяются путем определения проводимости после химического подавления в то время как кремний, присутствующий в форме гексафторсиликата, детектируется спектрофотометрически как молибдосиликовая кислота после дериватизации.

Скачать

Тонкопленочные солнечные батареи: анализ электролитов с помощью вольтамперометрии

Тонкопленочные - или солнечные элементы второго поколения - получают путем нанесения очень тонких слоев светочувствительных материалов на недорогие подложки, такие как пластик или стекло. Идея не нова: уже в 1980-х годах солнечные элементы из аморфного кремния (a-Si) приводили в действие наши карманные калькуляторы и часы. Низкий коэффициент полезного действия a-Si компенсируется простотой изготовления, низкими затратами и термическим сопротивлением, необходимым при работе в зонах с жарким климатом.

Многообещающими являются две другие основные технологии тонкопленочных фотоэлектрических панелей с абсорбирующими слоями из диселенида меди-индия-галлия (CIGS) и теллурида кадмия (CdTe). Технология тонких пленок - это путь вперед, а электроосаждение - чрезвычайно экономичный и удобный способ производства солнечных элементов. Вольтамперометрия позволяет анализировать основные составляющие гальванических ванн и присадок с высокой чувствительностью:

Ячейки CIS: вольтамперометрический анализ Cd и тиомочевины в электролитических ваннах

Отличное поглощение света достигается с помощью тонких слоев диселенида меди-индия (CIS), соединенных с полупроводниковым сульфидом кадмия (CdS), для получения эффективного гетерогенного перехода. Последний осаждается во влажном химическом процессе с использованием ацетата кадмия и тиомочевины, источника образования сульфидов. Сначала Cd2+ адсорбируется на поверхности. Впоследствии сульфид, выделяющийся при разложении тиомочевины, реагирует с адсорбированными ионами Cd2+. Концентрации кадмия и тиомочевины в ванне точно оценивается с помощью вольтамперометрии.

И это еще не все: Помимо гетерогенного перехода CdS, вольтамперометрия может использоваться для определения концентраций растворов металлов и добавок в гальванических ваннах, которые используются для электроосаждения слоя CIS на молибден.

Скачать

Ячейка CIGS: вольтамперометрический анализ Cu, In, Ga и Se (IV) в растворах электролитов

При замещении индия галлием создаются солнечные батареи из селенида-меди-индия-галлия (CIGS). В 2008 году CIGS прошел этап эффективности в 20%. Ячейки CIGS являются наиболее важными тонкопленочными солнечными элементами, состоящими из тонкого слоя сульфида кадмия (CdS), который образует гетерогенный переход p-n с более толстым поглотителем CIGS Cu (InGa) Se2.

Тонкие пленки Cu (InGa) Se2

готовят одностадийным электроосаждением из низкоконцентрированных растворов солей металлов на молибден. Индий, селен и медь в электролитах определяются полярографией на капающем ртутном электроде (DME). Для анализа галлия используется анодная зачистка на висящем ртутном капельном электроде (HMDE). Как уже упоминалось в главе СНГ, вольтамперометрия также контролирует содержание Cd и тиомочевины для осаждения CdS.

> Подробнее о вольамперометрии

Скачать

Анализ электрохимической ячейки с использованием потенциостатов/гальваностатов

Потенциостаты/гальваностаты от Metrohm Autolab позволяют проводить простой анализ электрохимических и фотоэлектрохимических процессов в протокристаллическом (nC-Si), черном кремнии, арсениде галлия (GaAs), сенсибилизированных красителем (DSC) и органических/полимерных солнечных батареях. Проверка включает в себя множество электрохимических измерений от кривых ток-потенциал (IV) и потенциал-потенциал (PV) до измерений импеданса. Metrohm Autolab предоставляет необходимые приборы и ноу-хау.

Скачать

Другие приложения и продукты

Оптимизация параметров покрытия с помощью ProcessLab

Неважно, какой этап процесса текстурирования кристаллического кремния следует отслеживать - травление, промывка, полоскание или гидрофилизация - стандартные значения pH и проводимости имеют решающее значение для морфологии поверхности. Анализатор ProcessLab сделает это за вас даже в самых неблагоприятных условиях. Помимо прямых измерений ProcessLab позволяет контролировать все щелочные и кислотные процессы текстурирования, промывки и очистки, полоскания, а также гидрофилизации.

See more fields of application Read more about the ADI 2045PL ProcessLab

Титрование поверхностно-активного вещества в текстурирующих ваннах

Кремниевые солнечные элементы требуют текстурированной лицевой поверхности, чтобы уменьшить потери энергии из-за отражения. Поверхностно-активные вещества в ванне для текстурирования (например, додецилсульфат натрия или цетилтриметиламмонийбромид) оказывают сильное влияние на морфологию поверхности и толщину покрытия, поэтому их концентрацию следует строго контролировать. Metrohm предлагает несколько потенциометрических методов определения для анионных и катионных поверхностно-активных веществ.

Nonionic surfactants Anionic and cationic surfactants

Входной контроль ванны с помощью БИК-спектроскопии

Решающее значение для щелочного текстурирования пластины имеет этап мокрого химического процесса. Спектроскопия БИК позволяет в реальном времени отслеживать концентрации в ванне, например, гидроксида, силиката и 2-пропанола. Метод очень надежный и быстрый и не требует расходных материалов.

Online NIRS analyzers