Page 274 - Mirjam-Theelen-Degradation-of-CIGS-solar-cells
P. 274
Chapter 10
Samenvatting
Om fotovoltaïsche (PV) CIGS panelen op grote schaal op de markt te brengen, zijn
panelen met lage kosten, een hoge efficiëntie en een voorspelbare levensduur vereist.
Helaas is de kennis over de levensduur van CIGS PV nog steeds beperkt, wat ook terug te
zien is in de resultaten van veld studies: terwijl studies laten zien dat sommige panelen
helemaal niet degraderen, degraderen andere panelen met een snelheid van wel vier
procent per jaar. Aangezien er garanties worden gegeven dat de panelen na 20 jaar
nog steeds 80% van hun initiële opbrengst leveren, zijn deze degradatiesnelheden
zowel te hoog als te onvoorspelbaar. Om de degradatiesnelheden en hun spreiding te
verlagen, is kennis over het degradatiegedrag van CIGS PV erg belangrijk.
Deze kennis over degradatie kan ook helpen met het verlagen van de productiekosten:
Aangezien zowel veld- als versnelde laboratoriumtesten hebben laten zien dat
luchtvochtigheid en verhoogde temperaturen een negatieve invloed op CIGS PV
hebben, worden panelen gelamineerd met barrièrematerialen om het vocht buiten te
houden. Voor rigide panelen is glas een goede keuze, maar voor flexibele modules zijn
dure organisch-anorganische multistacks nodig. Daarom zouden intrinsiek stabiele
CIGS panelen de barrièrekosten naar beneden brengen en ook de markt introductie
van flexibele panelen kunnen versnellen.
Daarom heb ik in deze thesis gewerkt aan de identificatie van de degradatie
mechanismen in dunne film CIGS zonnecellen. Aangezien deze cellen uit minimaal
vijf individuele lagen en de bijbehorende interfaces bestaan, die allemaal individueel
en samen invloed hebben op het degradatiegedrag, zijn ook een aantal individuele
lagen bestudeerd. De kennis die hiermee is opgedaan is weer gebruikt om de
degradatie mechanismen van complete CIGS zonnecellen te identificeren.
In dit proefschrift beschrijf ik de degradatiemechanismen voor het molybdeen
achtercontact, het zink oxide frontcontact en ook complete CIGS zonnecellen. Deze
mechanismen zijn bestudeerd door samples die onder verschillende condities zijn
gedeponeerd, bloot te stellen aan verschillende versnelde levensduur testen. Deze
testen zullen dan een indicatie moeten geven over het effect van langdurige operatie
van de panelen in de werkelijkheid, maar er moet altijd rekening mee worden
gehouden dat de effecten van laboratorium- en veldtesten niet hetzelfde hoeven te
zijn. De volgende testen zijn gebruikt in dit proefschrift:
o
1. Standaard ‘damp heat’ testen – blootstelling van samples aan 85C en 85%
relatieve vochtigheid (RV). Duizend uur blootstelling aan deze test zou een
vergelijkbaar effect moeten hebben als 20 jaar blootstelling in Miami (‘ver-
snellingsfactor’ van 175). Overigens bleek uit de literatuur dat de versnellings-
factoren die door deze test worden geïnduceerd kunnen variëren van 10 tot
272
Samenvatting
Om fotovoltaïsche (PV) CIGS panelen op grote schaal op de markt te brengen, zijn
panelen met lage kosten, een hoge efficiëntie en een voorspelbare levensduur vereist.
Helaas is de kennis over de levensduur van CIGS PV nog steeds beperkt, wat ook terug te
zien is in de resultaten van veld studies: terwijl studies laten zien dat sommige panelen
helemaal niet degraderen, degraderen andere panelen met een snelheid van wel vier
procent per jaar. Aangezien er garanties worden gegeven dat de panelen na 20 jaar
nog steeds 80% van hun initiële opbrengst leveren, zijn deze degradatiesnelheden
zowel te hoog als te onvoorspelbaar. Om de degradatiesnelheden en hun spreiding te
verlagen, is kennis over het degradatiegedrag van CIGS PV erg belangrijk.
Deze kennis over degradatie kan ook helpen met het verlagen van de productiekosten:
Aangezien zowel veld- als versnelde laboratoriumtesten hebben laten zien dat
luchtvochtigheid en verhoogde temperaturen een negatieve invloed op CIGS PV
hebben, worden panelen gelamineerd met barrièrematerialen om het vocht buiten te
houden. Voor rigide panelen is glas een goede keuze, maar voor flexibele modules zijn
dure organisch-anorganische multistacks nodig. Daarom zouden intrinsiek stabiele
CIGS panelen de barrièrekosten naar beneden brengen en ook de markt introductie
van flexibele panelen kunnen versnellen.
Daarom heb ik in deze thesis gewerkt aan de identificatie van de degradatie
mechanismen in dunne film CIGS zonnecellen. Aangezien deze cellen uit minimaal
vijf individuele lagen en de bijbehorende interfaces bestaan, die allemaal individueel
en samen invloed hebben op het degradatiegedrag, zijn ook een aantal individuele
lagen bestudeerd. De kennis die hiermee is opgedaan is weer gebruikt om de
degradatie mechanismen van complete CIGS zonnecellen te identificeren.
In dit proefschrift beschrijf ik de degradatiemechanismen voor het molybdeen
achtercontact, het zink oxide frontcontact en ook complete CIGS zonnecellen. Deze
mechanismen zijn bestudeerd door samples die onder verschillende condities zijn
gedeponeerd, bloot te stellen aan verschillende versnelde levensduur testen. Deze
testen zullen dan een indicatie moeten geven over het effect van langdurige operatie
van de panelen in de werkelijkheid, maar er moet altijd rekening mee worden
gehouden dat de effecten van laboratorium- en veldtesten niet hetzelfde hoeven te
zijn. De volgende testen zijn gebruikt in dit proefschrift:
o
1. Standaard ‘damp heat’ testen – blootstelling van samples aan 85C en 85%
relatieve vochtigheid (RV). Duizend uur blootstelling aan deze test zou een
vergelijkbaar effect moeten hebben als 20 jaar blootstelling in Miami (‘ver-
snellingsfactor’ van 175). Overigens bleek uit de literatuur dat de versnellings-
factoren die door deze test worden geïnduceerd kunnen variëren van 10 tot
272
