Technologia spajania materiałów bez użycia ołowiu znajduje coraz większe zainteresowanie głównie ze względu na ochronę środowiska, z powodu szkodliwego wpływu ołowiu i użycia toksycznych topników CFC [...]

W I części pracy [1] opisane zostały postawy lutowania dyfuzyjnego, technologii spajania materiałów, która może znaleźć zastosowanie zwłaszcza w elektronice. Proces ten i jemu pokrewne są procesami o [...]

The paper presents microscopy observations of Ag/Sn/Ag interconnections obtained as a result of diffusion soldering process. The choice of the material as well as technological process allowed getting thermally stable joints dedicated to the electronic equipment thanks to controllable growth of intermetallic phase. The intermetallic phase which appeared first formed irregular layer with hemis[...]

  W procesie produkcji ogniw słonecznych na bazie krzemu krystalicznego obróbka chemiczna powierzchni płytki jest realizowana w czterech podstawowych celach: usunięcia z każdej strony płytki warstwy zdefektowanej o minimalnej grubości ~ 7 μm powstającej w procesie cięcia płytki z bloku piłą drutową, teksturyzacji powierzchni, oczyszczenia powierzchni z zanieczyszczeń organicznych i metalicznych oraz usunięcia warstwy szkliwa krzemowo-fosforowego (PSG) powstającego w procesie domieszkowania ze źródła POCl3 [1]. Realizacja procesów oczyszczania powierzchni na bazie roztworów HCl, HF, H2SO4, HNO3, H2O2 i usuwania PSG w roztworze HF nie stwarza większych problemów, a badania w tym obszarze dotyczą w zasadzie minimalizacji czasu reakcji dającej efektywny wynik i redukcji koncentracji stosowanych roztworów. Proces usuwania warstwy zdefektowanej i teksturyzacji powierzchni jest natomiast zdeterminowany orientacją krystalograficzną powierzchni płytki krzemu krystalicznego. O ile w przypadku Cz-Si w fotowoltaice stosowane są w zasadzie wyłącznie płytki Si o orientacji (100) to dla pojedynczej płytki mc-Si, która jest zbiorem wielu ziaren, orientacja krystalograficzna będzie zależna od orientacji powierzchni danego ziarna z przedziału (100) - (111). W stosowanych generalnie w fotowoltaice roztworach na bazie KOH do trawienia chemicznego płytek o orientacji (100), płaszczyzna (111) o gęstszym ułożeniu atomów niż płaszczyzna (100), jest trawiona z mniejszą szybkością. W skutek tego zjawiska na powierzchni krzemu pojawiają się struktury piramidalne, zorientowane pod kątem 54,75° (rys. 1). Rys. 1. przedstawia także schematycznie wpływ tekstury na drogę optyczną promieniowania bezpośredniego. W przypadku mc-Si proces teksturyzacji w KOH prowadzi do niejednorodnej morfologii powierzchni pomiędzy poszczególnymi ziarnami, a także do powstania uskoków na granicach ziaren. Trudności procesu teksturyzacji mc-Si starano się rozwiązać wieloma[...]

  Ogniwa fotowoltaiczne postrzegane są jako bardzo nowoczesne i - co najważniejsze - ekologiczne źródła energii. Z wielu powodów wydają się być wręcz idealnym źródłem energii. Jednym z nich jest fakt, iż Słońce, którego energię ogniwa fotowoltaiczne konwertują na energię elektryczną można uznać za źródło "nieskończone". Wiek Słońca szacuje się na 4,6 miliarda lat, jest ono w połowie swojego życia a to oznacza, że świecić będzie jeszcze przez około 5 miliardów lat [1]. Same ogniwa także wydają się być konwerterami energii o żywotności sięgającej kilkudziesięciu lat, pod warunkiem, że zostaną prawidłowo zabezpieczone przed wpływem czynników zewnętrznych. Czynniki te mogą prowadzić nie tyle do uszkodzenia ogniw, co do znaczącego spadku ich wydajności oraz mają wpływ na estetykę samych ogniw. Z tego powodu stosuje się bardzo wyrafinowane i trwałe materiały zabezpieczające, wśród których najpopularniejszym jest obecnie polimer EVA (Ethylene-Vinyl-Acetate). Standardowo łączy się ten materiał z wysokiej jakości szkłem hartowanym, które spełnia także funkcje ochrony przed czynnikami pogodowymi. Tak powstała warstwa zapewnia ogniwom żywotność (rozumianą jako odpowiednio wysoka sprawność konwersji) na poziomie 25 do 30 lat. Szyba jest najbardziej popularnym rozwiązaniem gdyż łączy w sobie najwięcej zalet, jednak zdarzają się sytuacje, w których stosowanie szyby jest niepożądane. Wówczas jedynym rozwiązaniem jest umieszczenie podłoża nośnego pod ogniwami. Podłożem takim mogą być blachy stalowe, aluminiowe bądź kompozyty plastikowe. Przednią stronę ogniw zabezpieczyć wtedy można przy użyciu materiałów takich jak:[...]

  Fotoowltaika - także w naszym kraju - zaczyna być postrzegana, jako alternatywne źródło energii odnawialnej [1]. Ogniwa słoneczne są coraz popularniejszym źródłem energii elektrycznej [2, 3]. Do wzrostu popularności ogniw słonecznych przyczynił się między innymi stały spadek cen. Jednym ze sposobów na podniesienie sprawności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji pojedynczego ogniwa fotowoltaicznego jest dalsze dopracowywanie procesu wytwarzania przedniej elektrody metalicznej. Nowoczesna elektroda przednia to taka, która z jednej strony w jak najmniejszym stopniu zakrywa przednią (aktywną) powierzchnię ogniwa, a z drugiej strony pozwala na dalszą redukcję ilości materiału potrzebnego do jej wytworzenia. Zmniejszenie powierzchni elektrody przyczynia się do wzrostu jego sprawności konwersji energii, mniejsza powierzchnia elektrody to mniejsze zacienienie oraz zmniejszenie obszaru pod elektrodą, dla którego rekombinacja jest bardzo wysoka. Nie bez znaczenia jest także aspekt ekonomiczny. Przy produkcji wielkoseryjnej każda oszczędność materiału przekłada się na spadek ceny gotowego ogniwa. Biorąc pod uwagę obecne ceny past metalicznych na bazie srebra, zyski mogą być tym większe im większa jest skala produkcji. Tym samym inżynieria kontaktu przedniego ogniwa jest nadal interesującym problemem badawczym z zakresu technologii ogniw słonecznych. Prace doświadczalne W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących wytwarzania przedniej elektrody metalicznej krzemowego ogniwa słonecznego metodą sitodruku. Prace badawcze skoncentrowano na takiej modyfikacji parametrów mechanicznych procesu s[...]

  Teksturyzacja powierzchni krzemu jest jednym z kluczowych elementów produkcji ogniw słonecznych. Przeprowadzana jest w celu usunięcia warstwy zdefektowanej i wytworzenia mikrostruktury powierzchni zatrzymującej promieniowanie słoneczne wewnątrz materiału poprzez wielokrotne odbicie. Teksturyzacja chemiczna jest szeroko stosowana w sektorze PV ze względu na jej niski koszt [1]. Również ze względu na redukcję kosztów stosowany jest tańszy krzem multikrystaliczny (mc-Si). Płytki mc-Si trawione są tylko w roztworach kwasowych, ponieważ wówczas teksturyzacja przebiega izotropowo, przez co nie generują się niekorzystne uskoki na granicach ziaren. Dodatkowo usuwanie warstwy zdefektowanej i teksturyzacja odbywają się w jednym etapie [3, 4]. Teksturyzacja powierzchni odbywa się w roztworach kwasowych na bazie HF i HNO3 z zastosowaniem odpowiednio dobranego rozpuszczalnika. Skład roztworu dobierany jest na podstawie trójkąta stężeń w układzie HF-HNO3- rozpuszczalnik (rys. 1). Celem pracy było zbadanie zależności stosunku objętościowego HF/HNO3, jak i wpływu stosowanego rozpuszczalnika na zmianę morfologii powierzchni krzemu multikrystalicznego, która skutkować będzie w optymalnych parametrach optoelektronicznych wytworzonych ogniw słonecznych. CH3COOH i wodę dejonizowaną. W celu umożliwienia porównania wpływu stężenia kwasów zawartych w roztworze stężenie rozpuszczalnika pozostało niezmienne i wynosiło 20% objętości całego roztworu. Czas procesu wynosił 60 sekund. Jako próbkę [...]

Obecnie na świecie dominującym materiałem bazowym do produkcji ogniw fotowoltaicznych jest krzem krystaliczny. Powodów takiej sytuacji jest wiele, warto wymienić tylko kilka z nich. Produkcja materiału krystalicznego na dużą skalę o dobrych parametrach technologicznych jest dobrze opanowana. Krzem jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie, dlatego też nie istnieje niebezpieczeństwo, że zabraknie go podczas zwiększania skali produkcji. Technologie, które wykorzystuje się do produkcji ogniw fotowoltaicznych opartych o krzem krystaliczny, są znane od wielu lat i rozwijane także w innych dziedzinach techniki, takich jak przemysł półprzewodnikowy. Ponadto ogniwa na bazie krzemu krystalicznego osiągają wysokie sprawności przy wciąż malejących kosztach. Motorem ciągłego wzrostu produkcji oraz postępu w badaniach nad technologią ogniw fotowoltaicznych jest zapotrzebowanie ze strony odbiorców. W roku 2008 moc systemów fotowoltaicznych zainstalowanych na całym świecie wyniosła 14 730 MW. Warto także podkreślić, iż skala pojedynczych przedsięwzięć w dziedzinie pozyskiwania energii ze słońca z użyciem ogniw fotowoltaicznych jest coraz większa. Przykładem może być oddana do użytku, druga co do wielkości na świecie, elektrownia słoneczna w Lieberose we wschodnich Niemczech. Elektrownia ta docelowo będzie miała moc 53 MW. Pozwoli to na zaopatrzenie w energię elektryczną nawet 50 tysięcy mieszkańców. Koszt inwestycji wyniósł 160 milionów euro. Śmiało można powiedzieć, że technologia krystalicznych ogniw słonecznych będzie dominująca w fotowoltaice przez wiele najbliższych lat. Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk (IMIM PAN) w Krakowie posiada opracowaną technologię wytwarzania ogniw słonecznych na krzemie krystalicznym realizowaną na doświadczalnej linii w Laboratorium Fotowoltaicznym Instytutu Metalurgii i Inżynierii Materiałowej Polskiej Akademii Nauk w Kozach (LF IMIM PAN) [1]. Poszczególne kroki techno[...]

Environment protection and improving the quality of joints are two main bases of the present development of modern technologies of different materials joining. The environment protection trend came into being in the 1990’s in the USA and later it also spread over Europe and Japan. The main aim is working out soldering materials able to replace the Sn-Pb solders commonly used so far. This can be obtained by eliminating cadmium and lead which are the components of soft solder used in conventional soldering process. Additionally, RoHS 2002/95/EC directive of the European Parliament and Council of January 27, 2003 orders the member countries to limit the use of some hazardous substances in electrical and electronic equipment. Soon another directive was issued: WEEE 2002/96/EC - Waste Electrical and Electronic Equipment referring to the problem of the used up electrical and electronic equipment and its reusing, recycling, and other forms of recovery. It imposes the responsibility for storing and recycling hazardous substances on the manufactures. Hence, a lot of information concerning new methods of joining materials can be found in the literature. The electronic industry is a good example. Assembly line production of circuits of high integration scale with many units sensitive to high temperature and joined in a very short time enforces applying a special soldering process so that the solder area is as small as possible. Diffusion soldering meets such requirements. The joint made in this way takes up 6 times less space than in the case of conventional soldering and it can work at the temperatures higher than 350°C [1, 2], and it often shows mechanical and thermal stability at temperatures 2÷3 times higher than the joining temperature. Moreover, the surfaces to be joined do not require special preparation, which remarkably shortens the production time [3]. The example here could be circuits on the basis of SiC and semiconduct[...]

  Założenia obliczeń komputerowych programem PC-1D Program komputerowy PC-1D służy do obliczania wyjściowych parametrów elektrycznych krzemowego ogniwa słonecznego na podstawie wprowadzonych numerycznych wartości parametrów materiałowych związanych z technologią wykonania ogniwa [1]. Program PC-1D w wersji 5.9 jest dostępny do bezpłatnego pobrania na stronie internetowej uniwersytetu Nowej Południowej Walii [2]. Użyte w nim metody numeryczne do obliczeń komputerowych opierają się na klasycznych równaniach transportu dla elektronów i dziur. Podstawą jest zależność Poissona i równania wiążące koncentrację nośników ładunku z energią poziomów Fermiego wraz z równaniami wiążącymi dynamiczną zmianę koncentracji nośników w wyniku procesu ich generacji, rekombinacji i transportu. Program umożliwia kreację modelu ogniwa zawierającego podział poprzeczny ogniwa na dowolną ilość regionów o określonej grubości, różniących się parametrami materiałowymi. Wszystkie parametry można modyfikować i wprowadzać do programu także ze zbiorów zewnętrznych. Program uwzględnia także parametry optyczne ogniwa i jego oddziaływanie ze źródłem promieniowania elektromagnetycznego generującego fotoprąd. W tab. 1 przedstawiono pełny zakres parametrów stosowanych do symulacji pracy ogniwa słonecznego wytworzonego na bazie krzemu krystalicznego typu p. Są to typowe wartości charakteryzujące ogniwa wytwarzane na linii doświadczalnej laboratorium fotowoltaicznego IMIM i nie odbiegają zasadniczo od parametrów ogniw słonecznych wytwarzanych przemysłowo [3]. Do obliczeń dotyczących wpływu dodatkowej warstwy p+ na parametry ogniwa słonecznego na [...]