Solenergi

Photovoltaic panels on the roof of Metrohm Headquarters

Ljusbaserade tekniker kommer att spela en avgörande roll i den framtida energiförsörjningen.

Solceller har gått en lång väg från driva fickräknare och blickar nu mot en ljus framtid. Förmodligen så kommer solceller att spela huvudrollen i vår energiövergång till en koldioxidfri framtid.

Metrohm vill vi bidra med sin del i arbetet med att minimera vår klimatpåverkan och bevara miljön och naturresurser för kommande generationer.

År 2016 har vi nått en viktig milstolpe på denna ambitiösa resa. Solpanelerna på taket hos vårt huvudkontor i Herisau, Schweiz täcker nu 25% av våra energibehov.



Kristallint kisel: Övervakning av etshastigheter med titrering och IC

Totalt så är 80 % av alla installerade solceller gjorda av kisel, så kallade första generationens solceller. Varje monokristallin och polykristallin kiselskiva passerar ett våtkemiskt etsningssteg för att erhålla de önskade ytegenskaperna som koncentrerar och fångar upp ljusstrålarna. Det är här som Metrohm kommer in i bilden.
Etsningslösningarna består av olika syror, stabilisatorer, vätmedel, eller buffertar och är det som avgör ytstrukturen och därmed solcellens effektivitet. Etsning ökar mängden upplöst kisel kontinuerligt, vilket påverkar ytmorfologi och etshastighet. Sammansättningen i badet är nyckeln till att producera effektiva solceller. Vi garanterar att våra instrument analyserar den sammansättningen i dina bad, även i de mest fientliga miljöer.

… Termometrisk titrering

Etsande syrablandningar som innehåller HNO3, HF och H2SiF6 från etsning av kiselsubstrat kan analyseras med två bestämningar. Den första bestämningen innebär en direkt titrering med NaOH, följt av en återtitrering med HCI. Denna bestämning ger ett H2SiF6-innehåll plus ett värde för de kombinerade innehållet i salpetersyra och fluorvätesyra. Den andra bestämningen består av en titrering med aluminium för bestämning HF-innehållet. Med dessa två bestämningar som bas så beräknar programvaran de enskilda resultaten för HNO3, HF, och H2SiF6

> Lär mer om 859 Titrotherm

… Potentiometrisk titrering och direktmätning

Det totala kiselinnehållet i texturbad kan också bestämmas genom potentiometrisk titrering. Bestämningen av den totala och enkelsyre-koncentrationen samt löst kisel utförs med användning av vattenhaltig syra-bas-titrering med NaOH-lösning.

Solitrode HF är den lämpliga pH-glas elektroden när du arbetar med potentiometrisk titrering. Den har en extra stor motståndskraft i HF-innehållande texturbad.

> Lär mer om Solitrode HF

Alternativt, så kan den totala fluorhalten bestämmas med Metrohm’s fluoridselektiva elektrod (F-ISE). Skillnaden mellan den totala fluorhalten och fluorid bundet i hexafluorsilikat  ger innehållet fluorvätesyra. Halten av salpetersyra kan beräknas från den totala syrahalten.

> Lär mer om F-ISE

… Jonkromatografi med dubbel detektion

Fluorid, nitrat, sulfat och acetat bestäms med konduktivitetsdetektion efter kemisk dämpning, medan kisel som föreligger i form av hexafluorsilikat detekteras spektrofotometriskt som molybdokiselsyra efter derivatisering i samma analys.

För nedladdning

Tunnfilmssolceller: elektrolytanalys med voltametri

Tunnfilms- eller andra generationens solceller framställs genom avsättning av extremt tunna skikt av fotokänsliga material på olika billigare substrat som plast eller glas. Tanken är allt annat än ny: Redan under 1980-talet så drevs våra miniräknare och klockor med amorfa kisel-(a-Si)-solceller. Den låga verkningsgraden på a-Si kompenseras mer än väl av en enkel tillverkning, låga kostnader och det termiska motståndet som krävs under drift i varma klimatzoner.
Mycket lovande är två andra vanliga PV-tunnfilmstekniker med absorberande skikt av koppar-indium-gallium-diselenid (CIGS) och kadmiumtellurid (CdTe). Tunnfilmsteknik är på frammarsch och elektroavsättning är ett extremt ekonomiskt och bekvämt sätt att producera solceller på. Med voltametri kan du analysera de viktigaste beståndsdelarna i galvaniseringsbad och tillsatser med hög känslighet.

CIS-celler: voltametrisk analys av Cd och tiokarbamid i elektrolytbad

Utmärkt ljusabsorption uppnås med tunna skikt av koppar-indium-diselenid (CIS) som i samverkan med halvledaren kadmiumsulfid (CdS) åstadkommer en effektiv halvledarkontakt. Den senare sätts i en våtkemisk process med hjälp av kadmiumacetat och tiourea – en källa för sulfidgeneration på plats. Till att börja med så adsorberas Cd2+ på ytan. Därefter reagerar sulfiden som har frigjorts vid nedbrytningen av tiourea med adsorberade Cd2+-joner. Halterna av kadmium och tiourea i badet kontrolleras exakt med hjälp av voltametri.

Vad mer är: Förutom till CdS-halvledarkontakter så kan voltametri användas för att bestämma koncentrationerna av de metall-lösningar och tillsatser i elektrolytisk bad som används för elektroavsättning av CIS skikt på molybden.

För nedladdning

CIGS-celler: voltametrisk analys av Cu, In, Ga, och Se (IV) i elektrolytlösningar

Genom att ersätta visst gallium med indium, kopparindium och galliumselenid (CIGS) så skapas solceller. CIGS passerade milstolpen på 20% effektivitet under 2008. CIGS-cellen är den viktigaste tunnfilmssolcellen och består av ett tunt lager av kadmiumsulfid (CdS) som bildar halvledarkontakt av p- och n-typ med den tjockare CIGS-absorbatorn Cu(InGa)Se2.

Cu(InGa)Se2-tunnfilmer framställs genom elektrodavgivning i ett steg ur metallsaltlösningar med låg koncentration av molybden. Indium, selen och koppar i elektrolyterna bestäms genom polarografi med DME-elektrod (kvicksilverdroppelektrod). Till galliumanalyser används anodstrippning med HMDE-elektrod (hängande kvicksilverdroppelektrod). Som redan nämnts i kapitlet CIS så styr voltametri även Cd och tiourea-innehåll för CdS-deponering.

> Lär mer om voltametri

För nedladdning

Elektrokemisk cellkarakterisering med användning av potentiostater/galvanostater

Potentiostater och galvanostater från Metrohm Autolab möjliggör enkla analyser av de elektrokemiska och fotoelektrokemiska processerna i kristallint kisel (NC-Si), svart kisel, galliumarsenid (GaAs) multiledarkontakter, färgämnessensiterade (DSC), och organiska/polymera solceller. Valideringen av alla dessa lovande PV-tekniker innebär myriader av elektrokemiska mätningar från aktuell potential (IV) och kraftpotential (PV)-kurvor till impedansmätningar. Metrohm Autolab har den nödvändiga instrumenteringen och kunskapen som krävs.

För nedladdning

Ytterligare applikationer och produkter

Optimera ytbeläggningsparametrar med ProcessLab

Det spelar ingen roll vilket processteg i texturprocessen för kristallint kisel som behöver övervakas – etsning, tvättning, sköljning, eller hydrofilisering. Standardparametrar som pH-värde och konduktivitet är avgörande för ytmorfologin och måste alltid övervakas. Den anpassade ProcessLab-analysatorn kommer att göra det åt dig, även i de mest fientliga HF-miljöer. Förutom dessa direkta mätningar, kan du övervaka alla alkaliska och sura texturer, tvätt- och rengöringssteg, sköljning samt hydrofilisering.

See more fields of application Read more about the ADI 2045PL ProcessLab

Surfaktanttitrering i texturbad

Kiselsolceller kräver en strukturerad frontyta för att minska energiförlusterna till följd av reflektion. Tensider i texturbadet (t.ex. natriumdodecylsulfat eller cetyltrimetylammoniumbromid) påverkar ytmorfologin och skikttjockleken, vilket är anledningen till att deras halter måste kontrolleras strikt. Metrohm erbjuder flera potentiometriska bestämningsmetoder för anjoniska och katjoniska tensider.

Nonionic surfactants Anionic and cationic surfactants

Kontroll av frontbad med NIR-spektroskopi

Det våtkemiska processteget för alkalisk texturering av skivytan är av avgörande betydelse. NIRS-spektroskopi ger realtidsövervakning av badkoncentrationer av exempelvis hydroxid, silikat och 2-propanol. Metoden är mycket tillförlitlig och snabb. Kräver heller inga förbrukningsvaror.

Online NIRS analyzers