Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học green and low cost preparation of cigse thin fi
Yeungnam University
Chemical Engineering
Ẩn danh
Luận án tiến sĩ
Năm xuất bản
Số trang
81
Thời gian đọc
13 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Mục lục chi tiết
Acknowledgements
List of figures
1. Chapter 1: Literature Overview
1.1. The material system of Cu(In,Ga)Se2 quaternary
1.2. Introduction of the structural property
1.3. Optical and electrical properties
1.3.1. Optical properties
1.3.2. Electrical properties
1.4. Overview of solar cell
1.4.1. The story of solar cell
1.4.2. The operating principle of solar cell
1.5. Thin film deposition techniques
1.5.1. The vacuum method
1.5.1.1. Co-evaporation
1.5.1.2. The one-stage process
1.5.2. Chemical vapor deposition (CVD)
1.5.3. The non-vacuum method
1.5.4. The nanoparticles based method
1.5.5. Direct solution based process
1.5.6. Physical methods for characterizing solids
2. Chapter 2: Green and low-cost synthesis of CIGSe nanoparticles using ethanol as a solvent by a sonochemical method - a new approach
2.1. Results and discussion
3. Chapter 3: The formation of CIGSe thin film by a nanocrystals ink based spin-coating method
3.1. Results and discussion
List of puplications
Tóm tắt nội dung
I. Phương pháp Điều chế Màng mỏng CIGSe Xanh và Chi phí Thấp
Nghiên cứu này trình bày một quy trình sáng tạo. Mục tiêu là sản xuất màng mỏng CIGSe chất lượng cao. Phương pháp này đặc biệt chú trọng tính bền vững và hiệu quả kinh tế. Các phương pháp sản xuất truyền thống cho vật liệu hấp thụ CIGSe thường tốn kém. Chúng cũng yêu cầu môi trường chân không phức tạp. Điều này hạn chế ứng dụng rộng rãi trong ngành pin mặt trời. Luận án giải quyết những thách thức này. Nó phát triển một quy trình tổng hợp hóa học bền vững và chi phí thấp. Quy trình này thân thiện môi trường, giảm thiểu chất thải. Nó mở ra triển vọng thương mại hóa pin mặt trời CIGSe hiệu quả hơn.
1.1. Tổng quan về Công nghệ Quang điện Màng mỏng CIGSe
CIGSe (Đồng-Indi-Gali-Selen) là vật liệu bán dẫn quan trọng. Nó được dùng làm lớp hấp thụ ánh sáng trong pin mặt trời màng mỏng. Vật liệu này có tiềm năng hiệu suất cao. Tuy nhiên, việc điều chế CIGSe thường phức tạp. Các phương pháp hiện có đòi hỏi chi phí đầu tư lớn. Chúng cũng tiêu thụ nhiều năng lượng. Nhu cầu về một quy trình sản xuất sạch hơn là cấp thiết. Nó cần giảm thiểu tác động đến môi trường. Đồng thời, nó cần đạt được chi phí thấp. Điều này sẽ thúc đẩy sự phát triển của vật liệu xanh và kỹ thuật xanh trong năng lượng tái tạo.
1.2. Giới thiệu Quy trình dựa trên Dung dịch Mực và Phủ quay
Luận án đề xuất một cách tiếp cận mới. Quy trình dựa trên dung dịch mực hạt nano CIGSe. Kỹ thuật phủ quay (spin-coating) được sử dụng để tạo màng. Sau đó, quá trình nhiệt luyện trong môi trường selen được thực hiện. Đây là một phương pháp điều chế chi phí thấp và thân thiện môi trường. Nó không yêu cầu chân không. Quy trình này thể hiện sự tiến bộ trong hóa học xanh. Nó hứa hẹn mang lại hiệu quả năng lượng cao. Đồng thời, nó đáp ứng tiêu chí tổng hợp hóa học bền vững. Quy trình này tối ưu hóa quy trình sản xuất màng CIGSe.
II. Tổng hợp Hạt nano CIGSe Xanh bằng Phương pháp Siêu âm
Tổng hợp hạt nano CIGSe là bước đầu tiên của quy trình. Một phương pháp sonochemical (siêu âm) đã được phát triển. Phương pháp này sử dụng dung môi xanh ethanol. Ethanol là một lựa chọn an toàn. Nó giúp giảm thiểu độc hại so với các dung môi truyền thống. Việc sử dụng siêu âm giúp tổng hợp hiệu quả. Nó không cần gia nhiệt bổ sung. Điều này giảm đáng kể chi phí năng lượng. Nó cũng góp phần vào mục tiêu giảm thiểu chất thải. Đây là một ví dụ điển hình về kỹ thuật xanh trong tổng hợp vật liệu. Luận án tập trung vào việc tạo ra các hạt nano chất lượng cao, đồng nhất.
2.1. Vai trò của Dung môi Xanh và Phương pháp Siêu âm
Hạt nano CIGSe được tổng hợp bằng phương pháp siêu âm. Dung môi ethanol chứa NaBH4 đóng vai trò quan trọng. Ethanol là dung môi xanh, không độc hại. Nó là lựa chọn lý tưởng cho một quy trình thân thiện môi trường. NaBH4 thúc đẩy phản ứng tổng hợp hiệu quả. Phương pháp siêu âm giúp phân tán năng lượng đồng đều. Nó tạo ra các hạt nano với hình thái học kiểm soát được. Không cần gia nhiệt thêm, quy trình này tiết kiệm năng lượng. Đây là một cách tiếp cận điều chế chi phí thấp và tổng hợp hóa học bền vững.
2.2. Tối ưu hóa Thời gian Siêu âm và Cấu trúc Hạt nano
Thời gian siêu âm là yếu tố then chốt. Luận án đã khảo sát các khoảng thời gian từ 2 đến 5 giờ. Thời gian 5 giờ được xác định là tối ưu. Nó tạo ra hạt nano CuIn0.7Ga0.3Se2 mong muốn. Các hạt nano CIGSe tổng hợp có cấu trúc tetragonal. Chúng có hình dạng gần như hình cầu, kích thước đồng đều. Công thức hóa học mục tiêu là Cu(In0.7Ga0.3)Se2. Một cơ chế phản ứng mới đã được đề xuất. Nó giải thích vai trò của NaBH4 trong quá trình. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất này đảm bảo chất lượng vật liệu đầu vào.
III. Tối ưu hóa Dung dịch Mực nano CIGSe và Lớp Phim hấp thụ
Sau khi tổng hợp, các hạt nano CIGSe được dùng để tạo dung dịch mực. Sự ổn định của dung dịch mực là cực kỳ quan trọng. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng màng mỏng cuối cùng. Nghiên cứu đã đánh giá ba loại dung môi khác nhau. Mục tiêu là tìm ra dung môi phân tán tốt nhất. Quy trình này hướng tới việc tạo ra một vật liệu xanh. Nó được sử dụng trong các quy trình sản xuất sạch hơn. Việc tối ưu hóa dung dịch mực là một bước thiết yếu. Nó đảm bảo độ đồng đều và độ bám dính của lớp phim. Điều này ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng của pin mặt trời.
3.1. Nghiên cứu Dung môi phân tán cho Mực nano CIGSe bền vững
Để tạo dung dịch mực ổn định, ba dung môi được thử nghiệm. Chúng bao gồm 2-propanol, 2-methoxyethanol và hỗn hợp 2:1 của chúng. Hỗn hợp 2-propanol : 2-methoxyethanol = 2 : 1 (v/v) cho kết quả tốt nhất. Nó tạo ra dung dịch mực ổn định cho hạt nano CIGSe. Dung dịch mực ổn định là nền tảng. Nó đảm bảo quá trình phủ quay diễn ra hiệu quả. Lựa chọn dung môi phù hợp là một phần của kỹ thuật xanh. Nó góp phần vào một quy trình thân thiện môi trường và giảm thiểu chất thải.
3.2. Tác động của Các chế độ Nhiệt luyện đến Cấu trúc Màng CIGSe
Các chế độ nhiệt luyện khác nhau được nghiên cứu. Chúng ảnh hưởng đến kích thước hạt và mật độ của màng CIGSe. Màng mỏng CIGSe thu được có độ dày khoảng 1 µm. Nó sở hữu cấu trúc tetragonal đặc trưng. Năng lượng vùng cấm ước tính khoảng ~1.2 eV. Đây là các thông số lý tưởng cho lớp hấp thụ pin mặt trời. Việc tối ưu hóa quy trình sản xuất nhiệt luyện rất quan trọng. Nó giúp nâng cao chất lượng vật liệu xanh. Nó đảm bảo hiệu suất hoạt động của thiết bị quang điện.
IV. Quy trình Sản xuất Không Chân không Hiệu quả và Tiềm năng
Quy trình không chân không mới đã được áp dụng thành công. Từ tổng hợp hạt nano đến tạo dung dịch mực. Sau đó là hình thành màng mỏng CIGSe chất lượng cao. Phương pháp này thể hiện tính ưu việt. Nó là một quy trình điều chế chi phí thấp. Nó cũng là một kỹ thuật xanh. Quy trình này mở ra một con đường mới. Con đường hướng tới thương mại hóa pin mặt trời CIGSe cạnh tranh. Nó giảm thiểu chất thải. Nó cũng nâng cao hiệu quả năng lượng. Quy trình này là bước tiến quan trọng trong sản xuất sạch hơn.
4.1. Ưu điểm của Quy trình Không Chân không và Chất lượng Màng
Quy trình không chân không mang lại nhiều lợi ích. Nó loại bỏ nhu cầu về thiết bị chân không đắt tiền và phức tạp. Điều này giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất. Nó cũng là một quy trình thân thiện môi trường hơn. Màng mỏng CIGSe sản xuất bằng phương pháp này có chất lượng cao. Chúng có cấu trúc tinh thể tốt và tính chất quang điện mong muốn. Đây là minh chứng cho thành công của một phương pháp tổng hợp hóa học bền vững. Nó cũng thể hiện khả năng tối ưu hóa quy trình sản xuất hiệu quả.
4.2. Mở ra Con đường Thương mại hóa Pin mặt trời CIGSe cạnh tranh
Việc sản xuất màng CIGSe chất lượng cao với chi phí thấp là đột phá. Nó mở ra cơ hội thương mại hóa rộng rãi. Đặc biệt là cho pin mặt trời màng mỏng CIGSe. Quy trình này có tiềm năng thay đổi ngành công nghiệp. Nó giúp phát triển vật liệu xanh và sản xuất sạch hơn. Nó cung cấp một giải pháp năng lượng tái tạo bền vững. Đây là một bước tiến quan trọng. Nó giúp pin mặt trời CIGSe trở nên cạnh tranh hơn trên thị trường toàn cầu. Nó góp phần vào mục tiêu hiệu quả năng lượng và giảm thiểu chất thải.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (81 trang)Câu hỏi thường gặp
Tài liệu: Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học green and low cost preparation of cigse thin film by a nanocrystals ink based spin coating method. Tải miễn phí tại T
Luận án này được bảo vệ tại Yeungnam University. Năm bảo vệ: 2020.
Luận án "Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học green and low cost preparat" thuộc chuyên ngành Chemical Engineering. Danh mục: Hóa Học.
Luận án "Luận án tiến sĩ kỹ thuật hóa học green and low cost preparat" có 81 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.