Master's Thesis

Graphene-on-silicon Schottky junction solar cells

Final Thesis 9.16 MB Appendix 230.33 kB

Author of thesis: Ing. Radim Zahradníček, Ph.D.

Acad. year: 2013/2014

Supervisor: doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Reviewer: Ing. Jana Drbohlavová, Ph.D.

Abstract:

This diploma thesis concerns itself with fabrication and characterization of Schottky
solar cell on the graphene/silicon interface. Schottky solar cells were manufactured
using a front collector electrode from gold, silver and carbon. On the
graphene/silicon interface of the Schottky solar cell an interlayer of Al2O3 or SiO2.
For the purpose of I−V characterization of the manufactured Schottky solar cell a
measuring apparatus was assembled.

Keywords:

CVD graphene, solar cell, Schottky junction, I−V characterization, EBL, AFM

Date of defence

23.06.2014

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.

Student se v rámci diplomové práce aktivně podílel na realizaci Schottkyho solárních článku s polykrystalickou CVD grafenovou vrstvou. Solární článek by připravován pomocí elektronové litografie a byla zahájena příprava na rychlejší technologii využívající optickou litografii. Byl studován vliv rozhraní na parametry solárních článku a vliv sběrných elektrod (Au, Ag, C,…). Dále student sestavil aparaturu pro jejich charakterizaci s automaticky se měnícím zátěžovým odporem. Výše uvedené zařízení v budoucnosti umožní charakterizaci dalších solárních článků. Část výsledků byla publikována v odborném časopise Jemná Mechanika Optika (JMO). Nicméně s časových a technologických důvodů již nebyl studován vliv dopování grafenu (Ga, N+2) na následnou účinnost solárních článků. Práce studenta byla intenzivní, samostatná, nicméně někdy jemně chaotická. Proto lze konstatovat, že student splnil zadání a projevoval nadměrný zájem o danou problematiku.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Ing. Jana Drbohlavová, Ph.D.

Diplomová práce pana Zahradníčka se věnuje celkem nové a složité problematice z hlediska využití grafenu v kombinaci s křemíkem v Schottkyho solárních článcích pro dosažení vysoké účinnosti za přijatelnou cenu. Práce je sepsána přehledně a dostatečně doplněna odkazy na relevantní vědeckou literaturu. Studentovi se bohužel nepodařilo splnit část zadání, a to dopování grafenu za účelem zvýšit celkovou účinnost, ale tato skutečnost byla řádně zdůvodněna. Je otázkou, zda by krok výroby týkající se osvitu masky s využitím UV litografie mohl být realizován na jiném pracovišti v České republice, aby byl cíl zadání splněn.
Celkově velmi dobrou kvalitu práce snižují gramatické chyby včetně špatného skloňování a rozdělování slov. Z faktických chyb je třeba upozornit na nesprávné vyčíslení rovnice na str. 9, tvrzení, že kyselina dusičná je organická kyselina (str. 10), nesprávné vysvětlení chemických zkratek PMMA a TFSA, a dále na několik nevhodných slovních formulací (např. „pyrolýza vlivem tepla“, „nosiče nezrekombinovaného náboje“, „jednotlivé problémy jsou řešitelné, ale problém je cena, která přímo vzrůstá s množstvím odstraněných problémů“). Na str. 11 pak nekoreluje text týkající se p- a n-dopování uhlíku s textem v popisku obrázku 2.8. na str. 12.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1. V teoretické části se na dvou stranách věnujete využití Ramanovy spektroskopie pro studium složení povrchu vzorku. Odvážně tvrdíte, že tato technika patří mezi rychlé metody. Proč tedy nebyla využita v praxi ve Vaší práci k hodnocení Vámi připravených Schottkyho solárních článků? 2. Jak si vysvětlujete nárůst účinnosti Vašeho zařízení s klesající intenzitou záření? Píšete, že je to pro Vás nejzajímavější závěr, ale tento fakt není ani ve výsledcích podrobněji diskutován.

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová