Photovoltaïque

Photovoltaic panels on the roof of Metrohm Headquarters

Light-based technologies will play a crucial role in the future of energy supply.

Photovoltaics has come a long way from powering pocket calculators – and is looking towards a bright future. Arguably, photovoltaic cells will play a starring role in our energy shift to a carbon-free future.

At Metrohm, we want to contribute our part to minimizing our carbon footprint and preserving the environment and natural resources for future generations.

In 2016, we have reached a major milestone on this ambitious journey: the solar panels on the roof of our Headquarters in Herisau, Switzerland, will now cover 25% of our energy demand.

Silicium cristallin : surveillance de la vitesse de gravure avec titrage et CI

Au total, 80 % de toutes les cellules solaires sont fabriquées en silicium, que l'on appelle des cellules solaires de première génération. Chaque plaquette de silicium monocristallin et polycristallin adopte une étape de gravure chimique par voie humide pour obtenir les propriétés de surface souhaitées afin améliorer la capture de lumière. C'est ici que Metrohm entre en jeu.

Les solutions d'attaque sont constitués de divers acides, de stabilisants, d'agents mouillants, ou des tampons pour déterminer la structure de la surface et donc l'efficacité des cellules solaires. La gravure augmente de façon continue la quantité de silicium dissoute, ce qui influence la morphologie de surface et les vitesses de gravure. La composition du bain de texturation est la clé pour produire des cellules solaires performantes. Dans les environnements les plus hostiles, nos instruments analysent la composition de vos bains de texturation par ...

… Titrage thermométrique

Les mélanges contenant des acides HNO3, HF, et H2SiF6 provenant de la gravure de substrats de silicium peuvent être analysées en deux déterminations. La première détermination implique un titrage direct avec du NaOH, suivi d'un nouveau titrage avec du HCl : cette détermination donne le contenu du H2SiF6 plus une valeur pour les contenus combinés d'acide nitrique et d'acide fluorhydrique. La seconde détermination consiste en un titrage avec de l'aluminium afin de déterminer la teneur en HF. Sur la base de ces deux déterminations, le logiciel calcule les résultats individuels de HNO3, HF, et H2SiF6.

> En savoir plus sur le Titrotherm 859

… Titrage potentiométrique et mesure directe

La teneur totale en silicium dans les bains de texturation peut également être déterminée par un titrage potentiométrique. La détermination de la concentration totale et unique en acide et de silicium dissous a été effectuée en utilisant un titrage acide-base avec une solution de NaOH aqueuse.

Le Solitrode HF est le capteur de pH en verre approprié pour titrage potentiométrique. Il a une résistance extraordinaire dans des bains de texturation contenant du HF .

> En savoir plus sur le Solitrode HF

Alternativement, la concentration totale en fluorure peut être déterminée avec le fluorure - sélective de l'électrode de Metrohm (F -ISE). La différence entre la teneur en fluorure totale et le fluorure lié en hexafluorosilicate fournit le contenu de l'acide fluorhydrique. La teneur en acide nitrique peut être calculée à partir de la teneur totale en acide.

> En savoir plus sur le F-ISE

… chromatographie ionique avec détection double

Le fluorure, nitrate, sulfate, et acétate sont déterminés par détection de conductivité après suppression chimique, tandis que le silicium présents sous la forme d' hexafluorosilicate est détecté par spectrophotométrie tel que l'acide molybdosilicique après dérivatisation dans la même analyse.

Téléchargements

Couche mince de cellules solaires : l'analyse de l'électrolyte avec la voltampérométrie

Couche mince - ou de deuxième génération - les cellules solaires sont fabriqués par dépôt de couches extrêmement fines de matériaux photosensibles sur divers substrats à faible coût tels que le plastique ou le verre . L'idée n'est pas nouvelle : Déjà dans les années 1980, le silicium amorphe (a -Si) des cellules solaires alimentés nos calculatrices et nos montres de poche. Le faible taux d'efficacité du a-Si est plus que compensée par sa facilité de fabrication, par les faibles coûts, et par la résistance thermique nécessaire à son fonctionnement dans les zones climatiques chaudes.

Les deux autres technologies de couches minces mainstream PV avec les couches absorbantes de cuivre indium gallium diséléniure ( CIGS ) et le tellurure de cadmium ( CdTe ) sont très prometteuses. La technologie à film mince est la voie à suivre, et l'électrodéposition est un moyen extrêmement économique et pratique pour produire des cellules solaires . La voltampérométrie vous permet d'analyser les principaux constituants des bains de galvanisation et d'additifs de haute sensibilité : 

Les cellules CIS : l'analyse voltampérométrique de Cd et de la thiourée dans des bains électrolytiques

L'excellente absorption de la lumière est réalisé avec des couches minces de cuivre indium diséléniure ( CIS ) interfacé avec le sulfure semi-conducteurs de cadmium ( CdS ) pour produire une hétérojonction efficace. Celle-ci est déposée dans un procédé chimique par voie humide utilisant de l'acétate de cadmium et de la thiourée, la source pour la génération de sulfure situ. Tout d'abord, le Cd2+ est adsorbé à la surface. Par la suite, le sulfure libéré lors de la décomposition de la thio-urée réagit avec les ions adsorbés de Cd2 + . Les concentrations de cadmium et de thiourée dans le bain sont contrôlés avec précision en utilisant la voltampérométrie.

Etde plus : En dehors de l'hétérojonction CdS, la voltamétrie peut être utilisée pour déterminer les concentrations des solutions métalliques et des additifs dans les bains de galvanisation qui sont utilisés pour l' électrodéposition de la couche de la CEI sur le molybdène.

Téléchargements

Cellule CIGS : analyse voltampérométrique de Cu , In, Ga et Se (IV) dans des solutions d'électrolyte

En substituant un peu de gallium par de l'indium, des cellules solaires de cuivre d'indium et de gallium séléniure (CIGS) sont créés . Le CIGS à passé l'efficacité jalon de 20% en 2008. Les cellules CIGS sont les cellules solaires à couches minces les plus importantes, constituées d'une fine couche de sulfure de cadmium (CdS ) qui forme l'hétérojonction pn avec les CIGS épais absorbeur Cu(INGA)Se2.

Les fines couches de Cu(INGA)Se2 sont préparés par une étape d'électrodéposition à partir de solutions à faible concentration de sel de métal sur le molybdène. L'indium, le sélénium, et le cuivre dans les électrolytes sont déterminées par polarographie à l' électrode à goutte de mercure (DME). Pour l'analyse de gallium, l'épuisement anodique de l'électrode à goutte de mercure ( HMDE ) est utilisé. Comme déjà mentionné dans le chapitre de la CEI,la voltamétrie contrôle également la teneur en Cd et de la thiourée pour CdS dépôt.

> En savoir plus sur la voltampérométrie

Téléchargements

La caractérisation de cellule électrochimique en utilisant des potentiostats/galvanostats

Les Potentiostats/galvanostats de Metrohm Autolab permettent une analyse simple des processus électrochimiques et photoélectrochimiques dans les protocrystalline( nC -Si), le silicium noir, l'arséniure de gallium (GaAs) à jonctions multiples , à colorant (DSC), et les cellules solaires organiques/polymères. La validation de l'ensemble de ces technologies prometteuses implique des myriades de mesures électrochimiques de courant-potentiel ( IV ) et puissance-potentiel (PV) et de courbes de mesures d'impédance. Metrohm Autolab fournit l'instrumentation nécessaire et le savoir-faire.

Téléchargements

Autres applications et produits

Optimisation des paramètres de revêtement avec ProcessLab

Il n'y a pas d'importance quant aux étapes de vérification du processus de texturation de silicium cristallin - gravure , lavage, rinçage, ou hydrophilisation - les valeurs des paramètres de pH standard et de conductivité sont cruciaux pour la morphologie de la surface et doivent toujours être surveiller. L'analyseur de ProcessLab personnalisé fera cela pour vous, même dans les environnements les plus hostiles de HF . Outre ces mesures directes, ProcessLab vous permet de surveiller tout alcalins et acide de texturation, le lavage, les étapes de nettoyage, le rinçage ainsi que l'hydrophilisation.

Voir plus de champs d'applications En savoir plus au sujet de l'ADI 2045PL ProcessLab

Surfactant titration dans des bains de texturation

Les Cellules solaires en silicium nécessitent une surface avant texturée pour réduire les pertes d'énergie dues à la réflexion. Les agents tensioactifs dans le bain de texturation (par exemple , le dodécylsulfate de sodium ou le bromure de cétyl triméthyl ammonium) ont une forte influence sur la morphologie de surface et l'épaisseur du revêtement, ce qui est la raison pour laquelle leur concentration doit être strictement contrôlée. Metrohm propose plusieurs méthodes de détermination potentiométrique pour les tensioactifs anioniques et cationiques.

Tensioactifs non ioniques Tensioactifs anioniques et cationiques

Le contrôle avant du bain de fin avec la spectroscopie NIR

L'étape de procédé chimique par voie humide pour la texturation alcalin de la surface de la tranche est cruciale. La Spectroscopie NIRS permet la surveillance en temps réel des concentrations de bain, par exemple, de l'hydroxyde, du silicate , et du 2-propanol. La méthode est très fiable et rapide et ne nécessite aucun consommable.

Analyseurs NIRS en ligne