Väitös mikro- ja nanotekniikan alalta, DI Toni Pasanen

Kidevirheiden kontrollointi mustassa piissä

Musta pii, eli nanokuvioitu piin pinta, on tällä hetkellä aurinkokennoyhteisön suurena mielenkiinnon kohteena, ja sen erinomaisia optisia ominaisuuksia onkin tutkittu kattavasti viime vuosina. Nanokuvioitujen pintojen muut mahdolliset vaikutukset ja soveltuvuus teolliseen tuotantoon ovat kuitenkin jääneet vähemmälle huomiolle.

Väitöskirjassa keskitytään ensin nanokuvioituihin pintoihin ja osoitetaan, ettei mustan piin optiikkaa tarvitse optimoida sähköisten ominaisuuksien kustannuksella, kun pinta passivoidaan atomikerroskasvatetulla ohutkalvolla. Työssä esitetään ratkaisuja näiden kalvojen soveltamiseen yleisimmissä aurinkokennorakenteissa sekä ilmiöitä, jotka tulee huomioida integroitaessa mustaa piitä korkean hyötysuhteen aurinkokennoihin.

Pintojen lisäksi väitöskirjassa tutkitaan mustan piin vaikutusta syvällä piikiekossa tapahtuviin ilmiöihin. Työssä osoitetaan, että mustan piin avulla lähtömateriaalissa olevia haitallisia epäpuhtauksia voidaan kontrolloida entistä tehokkaammin. Tämä mahdollistaa epäpuhtaamman ja siten edullisemman piimateriaalin käytön aurinkokennoissa, mikä edesauttaa aurinkoenergian kustannustehokkuuden parantamista. Mustien kennojen näytetään lisäksi olevan tavallisia kennoja stabiilimpia.

Hauraan nanorakenteen osoitetaan säilyvän ehjänä ja säilyttävän erinomaiset ominaisuutensa aurinkokenno- ja -paneeliprosessoinnissa teollisilla valmistuslinjastoilla. Mustien paneelien näytetään säilyttävän suorituskykynsä 60° valon tulokulmaan asti, kun taas perinteiset paneelit alkavat menettää suorituskykyään jo 30° kallistuksen jälkeen. Tulokset siten vahvistavat, että mustan piin erinomaiset optiset ja sähköiset ominaisuudet säilyvät myös paneelitasolla.

Vastaväittäjänä toimii Professor Jan Schmidt, Institute for Solar Energy Research Hamelin, Germany

Valvojana on professori Hele Savin, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu, elektroniikan ja nanotekniikan laitos.

Väitöskirjan verkkosivu

Väittelijän yhteystiedot: Toni Pasanen, Elektroniikan ja nanotekniikan laitos,
p. 044 0300247, [email protected]