Materjali- ja keskkonnatehnoloogia instituudi doktorant Xiaofeng Li kaitseb 3. juunil 2022 algusega kell 11:00 oma doktoritööd "Study of Cu2Ge(S,Se)3 and Cu2CdGe(S,Se)4 Monograin Powders for Photovoltaic Applications" ("Cu2Ge(S,Se)3 ja Cu2CdGe(S,Se)4 monoterapulbrite uurimine ning kasutamine päikesepatareides"). Kaitsmine toimub Tallinna Tehnikaülikooli peamaja IV õppehoone ruumis U04-103 (Ehitajate tee 5).
Majanduse areng ja üldine tarbimiskasv suurendab nõudlust ka keskkonnasäästliku ning samas odavama energiatootmise järele. Selleks otsitakse kogu maailmas võimalusi eelkõige taastuvenergeetikast. Päikeseenergiast elektrienergia tootmine on üks tõhusamaid viise süsinikuneutraalse energiamajanduse saavutamiseks. Selleks on vaja järjepidevalt arendada uusi keskkonnasõbralikke ja ressursisäästlikke tehnoloogiaid ja materjale, mis koosneksid maapõues laialt levinud koostiselementidest. Nendele kriteeriumitele vastavad näiteks laialdast tähelepanu pälvinud Cu2ZnSn(S,Se)4-tüüpi mitmikühendid, nn kesteriidid. Selliste absorbermaterjalide baasil valmistatud õhukesekilelised päikesepatareid on näidanud kasutegurit ~13%, mis on püsinud juba mitmeid aastaid. Nende nn. kesteriitsete päikesepatareide peamiseks probleemiks on avatud ahela pinge (VOC) puudujääk võrreldes VOC väärtustega, mida nende materjalide keelutsoonid võimaldaksid saada. VOC puudujääk võib olla tingitud erinevatest põhjustest, milleks peetakse mitmevalentse tinaga seotud sügavaid defekte, pinnarekombinatsiooni, kergesti tekkida võivaid võõrfaase, lühikest laengukandjate eluiga ja ebasobivat energiatasemete paiknemist p-n siirde alas. Seega on sellist tüüpi materjalide fundamentaalsete probleemide lahendamiseks vaja täiendavaid uuringuid ja teadmisi, mis on ajendanud ka käesoleva töö autorit otsima uusi alternatiivseid, varieeruvate omadustega vaskkalkogeniid-mitmikühendeid, mis sobivad omaduste poolest päikesepartarei absorbermaterjalideks.
Käesoleva doktoritöö eesmärgiks oli sünteesida Cu2Ge(S,Se)3 ja Cu2CdGe(S,Se)4 monoterapulbrid sulade soolade (CdI2, KI ja LiI) keskkonnas, iseloomustada nende matrjalide koostist, struktuurseid ja optilisi omadusi ning valmistada neist materjalidest monoterakiht-päikesepatareid ja hinnata nende materjalide rakendatavust päikesepatareides.
Juhendajad: vanemteadur Marit Kauk-Kuusik ja vanemteadur Kristi Timmo (Tallinna Tehnikaülikool)
Oponendid:
- kaasprofessor, Dr. Edgardo Saucedo Silva (Kataloonia Polütehniline Ülikool, Hispaania)
- vanemteadur, Dr. Rokas Kondrotas (Füüsikaliste Loodusteaduste ja Tehnoloogia Keskus, Leedu)
Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus