Solceller og temperaturkoeffisienter

Disputasen foregår digitalt på internett på grunn av korona covid-19-situasjonen. Se nederst på siden for hvordan publikum kan overvære disputasen.

Sissel Tind Kristensen fra Fakultet for teknologi og realfag disputerer for ph.d.-graden med avhandlingen «Temperature coefficients and crystal defects in multicrystalline silicon solar cells» fredag 11. desember 2020.

Hun har fulgt doktorgradsprogrammet ved Fakultet for teknologi og realfag, med spesialisering i fornybar energi.

Slik oppsummerer Sissel Tind Kristensen selv avhandlingen:

Solceller og temperaturkoeffisienter: En studie av hvordan multikrystallinske silisium-solceller påvirkes av temperatur og krystalldefekter

Solceller er fascinerende enheter som kan konvertere sollys direkte til elektrisk energi som vi kan bruke. Naturligvis ønsker vi å hente ut mest mulig strøm fra en solcelle. For å gjøre dette, må vi forstå hvordan solcellen fungerer under forskjellige forhold.

Viktig å studere påvirkningen av driftsforhold

Når solceller blir fabrikkert, blir de vanligvis testet og optimalisert under noen spesifikke driftsforhold (en spesifikk temperatur, lysintensitet og spektrum), hvilket inkluderer en celletemperatur på 25°C.

Når solceller kobles sammen til en modul og installeres på eksempelvis et tak, kan driftstemperaturen variere betydelig fra 25°C.

På de fleste steder rundt i verden er driftstemperaturen mye høyere, noe som fører til at virkningsgraden til solcellene og modulene reduseres. Denne reduksjonen kvantifiseres ved hjelp av en parameter som kalles temperaturkoeffisienten.

Det er svært viktig å forstå innflytelsen temperatur har på ytelsen til solceller av to hovedårsaker.

• For det første er det nødvendig for å forutsi nøyaktig hvor mye energi et solcelleanlegg vil produsere i løpet av levetiden, og i forskjellige perioder i løpet av året.
• For det andre muliggjør det optimalisering av solceller for forskjellige klimatiske forhold.

Krystalldefekter

I doktorgradsarbeidet har jeg studert ett aspekt av hvorfor og hvordan solceller påvirkes av temperaturendringer. Dette har jeg undersøkt gjennom eksperimenter og modellering.

I doktorgraden har jeg studert solceller laget av multikrystallinsk silisium, som er det vanligste materialet som brukes til industrielle applikasjoner.

Det multikrystallinske silisiummaterialet er ikke en perfekt krystall, men inneholder strukturelle feil og urenheter som kaldes krystalldefekter.

Temperaturkoeffisienter

Doktorgradsarbeidet viser at temperaturkoeffisienten til en multikrystallinsk silisiumsolcelle påvirkes av tilstedeværelsen av krystalldefekter.

I tillegg har avhandlingen avdekket det individuelle bidraget fra forskjellige defekttyper, og funnet et spesielt interessant bidrag fra en type krystalldefekt som kalles en dislokasjon (engelsk: dislocation).

En ny karakteriseringsteknikk er utviklet i løpet av prosjektet. Det kan skape bilder av silisium-wafere ved forskjellige temperaturer.

Dette muliggjør en bedre forståelse av hvordan effekten varierer på tvers av en solcelle ved forskjellige temperaturer.

Til slutt er det utviklet en numerisk modell, som gjør det mulig å forutsi temperaturkoeffisienten til en solcelle ut fra kunnskapen om defektene i materialet.

Økt forståelse av solcellefysikk og mer nøyaktige energiforutsigelser

Arbeidet har utvidet kunnskapen om hvordan solceller påvirkes av driftstemperaturen.

Dette øker forståelsen av fysikken til solceller og muliggjør til slutt mer nøyaktige energiforutsigelser under realistiske driftsforhold.

Disputasfakta:

Prøveforelesning og disputas finner sted digitalt på internett i konferanseprogrammet Zoom (lenke under).

Disputasen blir ledet av professor Henrik Kofoed Nielsen, Institutt for ingeniørvitenskap Fakultet for teknologi og realfag, Universitetet i Agder.

Prøveforelesning kl 10:15

Disputas kl 12:15

Oppgitt emne for prøveforelesning: "Current challenges and opportunities for silicon crystallization processes: A review of both monocrystalline and multicrystalline processes"

Tittel på avhandling: “Temperature coefficients and crystal defects in multicrystalline silicon solar cells”

Søk etter avhandlingen i AURA - Agder University Research Archive, som er et digitalt arkiv for vitenskapelige artikler, avhandlinger og masteroppgaver fra ansatte og studenter ved Universitetet i Agder. AURA blir jevnlig oppdatert.

Avhandlingen er tilgjengelig her:

https://hdl.handle.net/11250/2690259

 

PhD thesis Sissel Tind Kristensen final_20-11-20

 

Kandidaten: Sissel Tind Kristensen (1991, Ringkøbing, Danmark) Bachelor of Science (B.Sc.) Studieretning Technical Physics, Aarhus Universitet (2014), Master of Science (M.Sc.) Studieretning Physics, Aarhus Universitet (2016)

Opponenter:

Førsteopponent: Research Scientist Olivier Dupré, CEA-Liten, France

Annenopponent: Professor Marisa di Sabatino Lundberg, Institutt for materialteknologi, NTNU

Bedømmelseskomitéen er ledet av professor Kjell Gunnar Robbersmyr, Institutt for ingeniørvitenskap, Universitetet i Agder

Veiledere i doktorgradsarbeidet var førsteamanuensis Rune Strandberg, UiA (hovedveileder) og professor Tor Oskar Sætre, UiA (medveileder)

Slik gjør du som publikum:

Disputasen er åpen for alle, men for å følge prøveforelesning og disputas må du melde deg som publikummer.

Vi ber publikum om å ankomme digitalt tidligst ti minutter før oppgitt tid - det vil si til prøveforelesningen 10:05 og disputasen tidligst kl 12:05. Etter disse klokkeslettene kan du når som helst forlate og komme inn igjen i møtet. Videre ber vi om at publikum slår av mikrofon og kamera, og har dette avslått under hele arrangementet. Det gjør du nederst til venstre i bildet når du er i Zoom. Vi anbefaler å velge «Speaker view». Dette velger du oppe til høyre i bildet når du er i Zoom.

Opponent ex auditorio:

Disputasleder inviterer til spørsmål ex auditorio i innledningen i disputasen, med tidsfrister. Disputasleders e-post er tilgjengelig i chat-funksjonen under disputasen. Spørsmål om ex auditorio kan sendes til disputasleder Henrik Kofoed Nielsen på e-post henrik.kofoed.nielsen@uia.no