“Νανοτεχνολογία και Ενεργειακές Εφαρµογές” - Αριστοτέλειο ...

yakcombsΒιοτεχνολογία

29 Σεπ 2013 (πριν από 3 χρόνια και 8 μήνες)

158 εμφανίσεις



Νανοτεχνολογία
Νανοτεχνολογία
και
και
Ενεργειακές
Ενεργειακές
Εφαρµογές
Εφαρµογές


Στ
Στ
.
.
Λογοθετίδης
Λογοθετίδης
Εργαστήριο
Εργαστήριο
Λεπτών
Λεπτών
Υµενίων
Υµενίων


Νανοσυστηµάτων
Νανοσυστηµάτων
&
&
Νανοµετρολογίας
Νανοµετρολογίας
(
(
LTFN)
LTFN)
8ο Εθνικό Συνέδριο για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας
8ο Εθνικό Συνέδριο για τις Ήπιες Μορφές Ενέργειας
Θεσσαλονίκη, 29
Θεσσαλονίκη, 29
Μαρτίου 2006
Μαρτίου 2006
Laboratory for Thin Films
Laboratory for Thin Films
-
-
Nanosystems and Nanometrology (LTFN)
Nanosystems and Nanometrology (LTFN)
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Τµήµα Φυσικής
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Τµήµα Φυσικής
54124
54124
Θεσσαλονίκη
Θεσσαλονίκη
, http://
, http://
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
Τµήµα
Τµήµα
Φυσικής
Φυσικής
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο
Θεσσαλονίκης
Θεσσαλονίκης
Τµήµα
Τµήµα
Φυσικής, ΑΠΘ
Φυσικής, ΑΠΘ
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ


Νανοτεχνολογία
Νανοτεχνολογία


Ενεργειακό Πρόβληµα
Ενεργειακό Πρόβληµα


Ενεργειακές Εφαρµογές
Ενεργειακές Εφαρµογές
-
-
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
: Παρόν & Μέλλον
: Παρόν & Μέλλον
-
-
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
-
-
PVs
PVs
-
-
Αγορά των
Αγορά των
PVs
PVs


Ερευνητικές ∆ράσεις
Ερευνητικές ∆ράσεις
&
&
Παραγωγή
Παραγωγή
PVs
PVs
-
-
LTFN
LTFN
,
,
ΑΠΘ
ΑΠΘ
-
-
Ελληνικός χώρος
Ελληνικός χώρος


Ευχαριστίες
Ευχαριστίες
Νανο
Νανο
-
-
Τεχνολογία…
Τεχνολογία…
10
10
-
-
7
7
-
-
10
10
-
-
9
9
m
m
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Man Made
Man Made
Nature Made
Nature Made

Οι Νανοεπιστήµες & Νανοτεχνολογίες εκτείνονται σε ένα ευρύ Επιστηµονικό-Ερευνητικό
πεδίο όπου συναντώνται όλες οι βασικές Επιστήµες (Φυσική, Χηµεία, Βιολογία),Επιστήµη
των Υλικών, αλλά και η Πληροφορική,Φαρµακευτική, Μηχανολογία, Ιατρική.
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤ
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤ
Η
Η
ΜΕΣ
ΜΕΣ
:
:
∆ιερεύνηση, κατανόηση, µελέτη των
αλληλεπιδράσεων, παρατήρηση, µέτρηση και έλεγχος της ύλης
στη νανοκλίµακα 1 - 100nm
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓ
Ι
Ι
Α
Α
:
:
Τρόπος µε τον οποίο µπορούµε
να κατασκευάσουµε ∆ιατάξεις & Συστήµατα µε έλεγχο της
ύλης στη νανοκλίµακα, δηλαδή “κτίσιµο” µε µορία -
µοριακές δοµές & δοµικά στοιχεία σε διαστάσεις ~ 100nm
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
& ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
& ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Οι
Νανοτεχνολογίες
Νανοτεχνολογίες
&
&
Νανοεπιστήµες
Νανοεπιστήµες
αναµένεται να
Εισάγουν Νέες
Εισάγουν Νέες Τεχνολογίες
και
να
Αναδοµήσουν
Αναδοµήσουν
τον
Τρόπο Παραγωγής
Γνώσης
&
τις Υπάρχουσες Τεχνολογίες:
Π
Π
αραγωγή
αραγωγή
Ενέργειας
Ενέργειας
Υ
Υ
γεία
γεία
&
&
Ποιότητα
Ποιότητα
Ζωής
Ζωής


ιαχείριση
ιαχείριση
του
του
Περιβάλλοντος
Περιβάλλοντος
Μ
Μ
εταφορές
εταφορές
&
&
Επικοινωνίες
Επικοινωνίες
Υ
Υ
πολογιστές
πολογιστές
&
&
Πληροφορική
Πληροφορική
Ε
Ε
κπαίδευση
κπαίδευση
&
&
Έρευνα
Έρευνα
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
ΝΑΝΟΕΠΙΣΤΗΜΕΣ
& ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
& ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
1960 1980 2000 2020 2040 2060
10
-10
10
-7
10
-4
10
-1

∆ιαστάσεις
∆ιαστάσεις
∆οµών (
∆οµών (
m)
m)
ΝΑΝΟ
ΝΑΝΟ
MICRO
MICRO
MACRO
MACRO
Χρόνια
Χρόνια
Nano
Nano
-
-
Electronics
Electronics
Energy Devices
Energy Devices
Sensors
Sensors
Nano
Nano
-
-
Devices
Devices
Biochips
Biochips
….
….
XHMEIA
XHMEIA
Μοριακή
Μοριακή
Χηµεία
Χηµεία
ΦΥΣΙΚΗ
ΦΥΣΙΚΗ
Ηλεκτρονική
Ηλεκτρονική
Μίκρο
Μίκρο
-
-
Ηλεκτρονική
Ηλεκτρονική
Κβαντικά
Κβαντικά
Φαινόµ
Φαινόµ
.
.
∆οµές
∆οµές
Υλικών
Υλικών
ΒΙΟΛΟΓΙΑ
ΒΙΟΛΟΓΙΑ
Κύτταρα
Κύτταρα
Μοριακή
Μοριακή
Βιολογία
Βιολογία
Σύγκλιση
Σύγκλιση
των 3 Βασικών Επιστηµών
των 3 Βασικών Επιστηµών
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Συνδυασµός
Συνδυασµός


Φυσικών
Φυσικών
Νόµων & Αρχών
Νόµων & Αρχών


Βιολογικών ∆ιαδικασιών
Βιολογικών ∆ιαδικασιών


Χηµικών Ιδιοτήτων
Χηµικών Ιδιοτήτων
για τ
για τ
o
o
ν σχηµατισµό
ν σχηµατισµό
πολύπλοκων
πολύπλοκων
δοµών
δοµών
(
(
Nano
Nano
-
-
,
,
Bio
Bio
-
-
, Info
, Info
-
-
, Chemical structures)
, Chemical structures)
Παραγωγή
Παραγωγή
καινοτόµων
καινοτόµων
υλικών και προϊόντων…
υλικών και προϊόντων…
ΦΥΣΙΚΗ
ΦΥΣΙΚΗ
ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ
ΒΙΟΛΟΓΙΑ
ΒΙΟΛΟΓΙΑ
ΧΗΜΕΙΑ
ΧΗΜΕΙΑ
Άτοµα
Γονίδια
Bits
∆οµές
Αρχιτεκτονική
του 21ου Αιώνα


η Σύγκλιση των Βασικών Επιστηµών θα παίξει κυρίαρχο ρόλο στη
η Σύγκλιση των Βασικών Επιστηµών θα παίξει κυρίαρχο ρόλο στη
∆ιαµόρφωση
∆ιαµόρφωση
του
του
Τεχνολογικού
Τεχνολογικού
-
-
Οικονοµικού
Οικονοµικού
&
&
Κοινωνικού
Κοινωνικού
Γίγνεσθαι
Γίγνεσθαι
στο
στο
Μέλλον
Μέλλον
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Νανο
τ
εχν
ο
λο
γ
ία
Νανο
τ
εχν
ο
λο
γ
ία
Βιολογία
Βιολογία
ΠληροφορικήΠληροφορική
Άτοµα
Άτοµα
BitsBits
Γονίδια
Γονίδια
Hardware
Software
Communications
Electrical
Structural
Biomedical
Energy
& Environment
Pharmaceuticals
Diagnostics
Tools
Bioelectronics
Microfluids
NanoBiotechnology
Drug Delivery
Genomics
Bioinformatics
Proteomics
Nanodevices
Nanosensors
Nanoelectronics
Biosensors
Biochips
ΝΑΝΟ- BIO- INFO-: ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Η
Η
ανατολή µιας Νέας Εποχής
ανατολή µιας Νέας Εποχής
Ο 20
ος
αιώνας ξεκινά µε µια εκρηκτική ανάπτυξη της Τεχνολογίας και Eφαρµογών
της σε κάθε έκφραση της ανθρώπινης δραστηριότητας, αλλάζοντας την αντίληψη
µας για τον Κόσµο αλλά και την καθηµερινή µας ζωή
1
1
977
977
:
:
Εµφανίζεται ο πρώτος
Εµφανίζεται ο πρώτος
Προσωπικός Η/Υ
Προσωπικός Η/Υ
1989
1989
:
:
Ξεκινά τη λειτουργία του ο
Ξεκινά τη λειτουργία του ο
Παγκόσµιος Ιστός (
Παγκόσµιος Ιστός (
www.
www.
)
)
http//
http//
www.cern.ch
www.cern.ch
Tim Berners-Lee
1958:
1958:
Κατασκευάζονται τα πρώτα
Κατασκευάζονται τα πρώτα
Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα
Ολοκληρωµένα Κυκλώµατα
Jack Kilby
Robert Noyce
1947:
1947:
Τρανζίστορ
Τρανζίστορ
.
.
Εποχή των Ανόργανων Ηµιαγωγών
Εποχή των Ανόργανων Ηµιαγωγών
-
-
Si
Si
J.Bardeen, W.Shockley & W.Brattain
......Τεχνολογίες Πληροφορίας
Bardeen, Bell Labs
Από την Ανακάλυψη των
Ηµιαγωγών & Transistor
(1947)…
POINT-CONTACT Transistor
Pentium IV, 2cm
2
,
42 εκατ. Transistors
στα 3 GHz
…στην Εφαρµογή των
Pentium IV
στα 3GHz (2003)
Palmtop
~ 2002
Σε 50 Χρόνια
10
8
τάξεις !!!!
• Ελάττωση Μεγέθους
• Αύξηση Απόδοσης
Η
Η
ανατολή µιας Νέας Εποχής
ανατολή µιας Νέας Εποχής
Vacuum Tube
Vacuum Tube
Technology
Technology
Semiconductor
Semiconductor
Technology
Technology
Nanotechnology
Nanotechnology
1900 1950 2000 2050
Χρόνια
Χρόνια
Ανάπτυξη
Ανάπτυξη
Νέων Τεχνολογιών
Νέων Τεχνολογιών
Τ
Τ
V
V
Radar
Radar
Radio
Radio
Internet
Internet
Κινητά
Κινητά
Τηλέφωνα
Τηλέφωνα
Computers
Computers
Transistors
Transistors
Nanorobots
Nanorobots
Άµεσος
Άµεσος
Έλεγχος
Έλεγχος
Μορίων
Μορίων
Λειτουργικές
Λειτουργικές
Νανοδοµές
Νανοδοµές
Σήµερα
200
200
6
6
...: το παρόν και το µέλλον
...: το παρόν και το µέλλον
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
1906
Λυχνία
κενού σωλήνα
1947
Transistor
2005
Nanostructure
Printed Transistor
Ραδιόφωνο
σε κάθε σπίτι
Ηλεκτρονικοί Υπολογιστές
σε κάθε γραφείο
Εύκαµπτες
Ηλεκτρονικές
∆ιατάξεις
ΠΑΝΤΟΥ
Source: Communication from the Commission COM (2004)
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Αγορά
Αγορά
προϊόντων της
προϊόντων της
Νανοτεχνολογίας
Νανοτεχνολογίας
2010:
2010:
600 Β
600 Β
io
io


2013:
2013:
Περισσότερα από 1000 Β
Περισσότερα από 1000 Β
io
io


Nanotechnology:
Nanomaterials
(Powders, Arrays,Particles,
Crystals, Nanotubes etc)
Nanotechnology:
Nanomaterials
(Powders, Arrays,Particles,
Crystals, Nanotubes etc)
Electronics
• Composites
• Devices
• Computers
• Memory
Chemical
Industry
• Catalysts
Defense
Smart Textiles
for uniforms
and other
applications
Consumer
• Sunscreens
• Personal
Care
• Cosmetics
Energy
• Fuel Cells
• Advanced
Batteries
• Solar Cells
Optical
• Flat Panel
Displays
• Novel Display
systems
Medical
• Cell Analysis
• Drug Delivery
• Gene Monitoring

In vitro diagnostics
Multiuse
• Thermal
Spraying
• Coatings
• Paints
Άµεση
εφαρµογή
5-10 έτη
Source: 3i white paper
Published 2002.
Eφαρµογή
10-15 έτη
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
Τα µεγαλύτερα προβλήµατα της Ανθρωπότητας τα
επόµενα 50 χρόνια…
Ενεργειακό
Ενεργειακό
Πρόβληµα του Πλανήτη….
Πρόβληµα του Πλανήτη….
1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ
2. ΝΕΡΟ
3. ΤΡΟΦΗ
4. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ
5. ΦΤΩΧΕΙΑ
6. ΤΡΟΜΟΚΡΑΤΙΑ & ΠΟΛΕΜΟΣ
7. ΑΡΡΩΣΤΙΕΣ
8. ΜΟΡΦΩΣΗ
9. ∆ΗΜΟΚΡΑΤΙΑ
10. ΠΛΗΘΥΣΜΟΣ
2003: 6.3 ∆ισ. Άνθρωποι
2003: 6.3 ∆ισ. Άνθρωποι
2050: 8
2050: 8
-
-
10 ∆ισ. Άνθρωποι …
10 ∆ισ. Άνθρωποι …
Παγκόσµια
Παγκόσµια
Ενεργειακά Αποθέµατα
Ενεργειακά Αποθέµατα
Ενεργειακό
Ενεργειακό
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
Ετήσια
Ετήσια
∆ιαθέσιµη
∆ιαθέσιµη
Ηλιακή Ενέργεια
Ηλιακή Ενέργεια
Συνολικά
Συνολικά
Ενεργειακά
Ενεργειακά
Αποθέµατα
Αποθέµατα
0
500
1000
1500
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060
Exajoules
Exajoules
2080 2100
Natural gas
Oil
Coal
Wind
energy
Nuclear
power
Biomass
Water
power
1 Exajoule = 10
18
Joule
Source: Deutsche Shell AG
Παγκόσµια
Παγκόσµια
Κατανάλωση Ενέργειας έως το
Κατανάλωση Ενέργειας έως το
2
2
10
10
0
0
Ενεργειακό
Ενεργειακό
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
2006
Solar energy
Solar energy
Η
Η
Ενεργειακή Επανάσταση
Ενεργειακή Επανάσταση
θα οδηγήσει στη νέα
θα οδηγήσει στη νέα
κατανοµή χρήσης των ενεργειακών πόρων
κατανοµή χρήσης των ενεργειακών πόρων
Ενεργειακό
Ενεργειακό
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
Πρόβληµα του Πλανήτη…..
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Oi
l
Coal
Gas
F
is
sion
B
i
o
ma
ss
H
y
droelec
t
ri
c
S
o
l
ar
,

w
ind
, g
e
o
t
h
e
r
m
a
l
0.5%
Source: Internatinal Energy Agency
2003
14 Terawatts
213 M BOE/ηµέρα
2005
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
O
il
Coal
G
as
F
iss
ion
B
iomass
Hydro
e
lectric
Solar
, w
i
n
d
,
g
e
othe
r
m
a
l
2050
ΒΟΕ=Barrels-of-Oil-Equivalent
30 -- 60 Terawatts
450 – 900 MBOE/ηµέρα
2050
Ενεργειακές
Ενεργειακές
Εφαρµογές της
Εφαρµογές της
Νανοτεχνολογίας
Νανοτεχνολογίας
Εξοικονόµηση
Εξοικονόµηση
Ενέργειας
Ενέργειας
Μόνωση
Μόνωση
Αποδοτικότερος Φωτισµός
Αποδοτικότερος Φωτισµός
Καύση (
Καύση (
Combustion
Combustion
)
)
Αποθήκευση
Αποθήκευση
Ενέργειας
Ενέργειας
Επαναφορτιζόµενες
Επαναφορτιζόµενες
Μπαταρίες
Μπαταρίες
Κυψέλες Υδρογόνου (
Κυψέλες Υδρογόνου (
Hydrogen
Hydrogen
storage)
storage)
Supercapacitors
Supercapacitors
Παραγωγή
Παραγωγή
Ενέργειας
Ενέργειας
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
(
(
PhotoVoltaic
PhotoVoltaic
Cells)
Cells)
Κυψέλες Καυσίµων
Κυψέλες Καυσίµων
(Fuel Cells)
(Fuel Cells)
Thermoelectricity
Thermoelectricity
Ενεργειακές
Ενεργειακές
Εφαρµογές της
Εφαρµογές της
Νανοτεχνολογίας
Νανοτεχνολογίας
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
(
(
PhotoVoltaic
PhotoVoltaic
Cells)
Cells)
Παραγωγή
Παραγωγή
Ενέργειας
Ενέργειας
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
Στοιχεία
Στοιχεία
-
-
Γενικά
Γενικά
Ηλιακό φώς
Φωτοβολταϊκό
Φωτοβολταϊκό
Στοιχείο
Στοιχείο
Θερµότητα
Ηλεκτρική
Ηλεκτρική
Ενέργεια
Ενέργεια
120.000 ΤW
Ηλιακό φώς
Φωτοβολταϊκό
Φωτοβολταϊκό
Στοιχείο
Στοιχείο
Θερµότητα
Παραγωγή
Παραγωγή
Ενέργειας
Ενέργειας
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
Στοιχεία
Στοιχεία
-
-
Γενικά
Γενικά
Ηλεκτρική
Ηλεκτρική
Ενέργεια
Ενέργεια
Cost Effective
Cost Effective
(<<1
(<<1


/kWh)
/kWh)
High Efficiency
High Efficiency
(>5%
(>5%
to
to
~
~
10%)
10%)
Long Term
Long Term
Stability
Stability
>5 years
>5 years
Απαιτήσεις
Απαιτήσεις
της Τεχνολογίας
της Τεχνολογίας
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
Η
Η
εκάστοτε Εφαρµογή
εκάστοτε Εφαρµογή
καθορίζει ποια από
καθορίζει ποια από
τις
τις
παραµέτρους
παραµέτρους
είναι
είναι
περισσότερο ή λιγότερο
περισσότερο ή λιγότερο
σηµαντική
σηµαντική
Οι
Οι
πιο σηµαντικές παράµετροι
πιο σηµαντικές παράµετροι
της Τεχνολογίας των
της Τεχνολογίας των
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
είναι
είναι
η
η
Απόδοση
Απόδοση
, ο
, ο
Χρόνος
Χρόνος
Λειτουργίας
Λειτουργίας
και το
και το
Κόστος
Κόστος
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών


Crystalline Silicon on Glass
Crystalline Silicon on Glass
– Developed in the 70s
– Semiconductor wafer in glass
– Expensive and complicated manufacturing
process
1
1
st
st
Generation
Generation


Thin Film (mainly on glass)
Thin Film (mainly on glass)
– Developed in the 80s
– Requires low-pressure, high-temperature film
deposition, expensive packaging, complex
manufacturing process
2
2
nd
nd
Generation
Generation
Compounds
III-V Compounds
 GaAs
 Ge, InP
Silicon
p-c Si
(poly crystalline)
m-c Si
(mono crystalline)
a-Si
(
amorphous silicon)
Compounds
(polycrystalline)
organic
p-c Si film
(wafer thickness < 100nm)
II-VI Compounds
 CdTe
 CdS
I-III-VI Compound
 CuInSe2 (CIS)
 CuInGaSe2 (CIGS)
 electrochemical
 dye sensitized
polymer organic
nano particles
emerging
technology
in mass
production
in transition to
mass production
Crystalline
Thin film
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
…..
…..
1
1
st
st
Generation
Generation
PVs
PVs
2
2
nd
nd
Generation
Generation
PVs
PVs
1st Generation:
1st Generation:
Crystalline Silicon
Crystalline Silicon
PVs
PVs
Εξαιτίας
Εξαιτίας
της τεχνολογικής ωρίµανσης και των σχετικά υψηλών
της τεχνολογικής ωρίµανσης και των σχετικά υψηλών
αποδόσεων, τα
αποδόσεων, τα
Crystalline Silicon
Crystalline Silicon
PVs
PVs
κυριαρχούν στην αγορά…
κυριαρχούν στην αγορά…
24 – 27 %13 – 18 %14 -20 %
• most expensive technology
• needs concentrator optics
• most efficient technology
• lowest degradation over lifetime
• less efficient than m-c Si due
to crystal defects
• high cost of material (50% of
total)
• efficiency depends on
thickness
• cost efficiency process vs.
m-c Si
• most distributed technology
• most mature technology
Πλεονεκτήµατα
Μειονεκτήµατα
Εφαρµογές
Απόδοση
III-V compounds
m-c Si
p-c Si
quadruple
junction cell
Η
Η
Τεχνολογία των
Τεχνολογία των
Thin Film
Thin Film
PVs
PVs
αποτελεί εξέλιξη των
αποτελεί εξέλιξη των
καθιερωµένων
καθιερωµένων
Crystalline
Crystalline
PVs
PVs
11 – 15 %6 - 11 %7 – 14 %
• only few licenses available
• longer processing time
• easy upgrade of a-Si cells
• requires same equipment than
a-Si
• good temperature coefficient
• slight degradation • Cd may cause export
problems
• deposition quality still
insufficient
• most distributed thin film
technology
• high efficiency under diffuse
light
• most efficient thin film
technology
• capable for deposition on
foils or tin
a-Si / µc-Si*
a-Si
* micromorph, tandem
Πλεονεκτήµατα
Μειονεκτήµατα
Εφαρµογές
Απόδοση
CI(G)S, CdTe
2
2
nd
nd
Generation:
Generation:
Thin Film
Thin Film
PVs
PVs
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
c
c
-
-
Si
Si
vs. Thin Film
vs. Thin Film
PVs
PVs
Fundamental Losses
Fundamental Losses


Spectral mismatch
Spectral mismatch


Recombination
Recombination
Technology
Technology
-
-
, device
, device
-
-
, and
, and
material
material
-
-
related losses
related losses


Reflection & Transmission
Reflection & Transmission


Resistance
Resistance


Excess recombination
Excess recombination
Απόδοση
Απόδοση
των
των
PVs
PVs
…..
…..
-
-
Photoactive Dyes
Photoactive Dyes
-
-
Conducting Polymers
Conducting Polymers
-
-
Quantum Dots
Quantum Dots
-
-
High
High
-
-
Speed
Speed
manufacturing process
manufacturing process
at low temperature
at low temperature
-
-
Low Cost Materials
Low Cost Materials
-
-
Large Scale Production
Large Scale Production
1
st
Generation
Crystalline Si PVs
2
nd
Generation
Thin Film PVs
3
rd
Generation
Polymer Thin Film PVs
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
Source: ECN Solar Energy
Source: ECN Solar Energy
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
….
….
1
1
st
st
Gen
Gen
2
2
nd
nd
Gen
Gen
3
3
rd
rd
Gen
Gen
Τεχνολογίες
Τεχνολογίες
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
….
….
tf
tf
-
-
Si
Si
= Thin Film Silicon
c
c
-
-
Si
Si
= Crystalline Silicon
OSC
OSC
= Organic Solar Cells
New Concepts
New Concepts
=
Advanced Versions of
existing Technologies
& new Conversion
Techniques
Source: ECN Solar Energy
Source: ECN Solar Energy
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
DSSC HPV
OPV
Source: Konarka, Organic Solar Cells
Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)
Dye Sensitized Solar Cells (DSSC)
Performance : ~11%
- Light absorbed by the dye
molecules which undergo a
Transition to an excited state
- The excited dye molecules then
inject electrons into the Titania
- Electrons migrate through the
Titania until they reach the
TCO
Electric current thus
produced is passed into an
external circuit to perform
Electrical Work
Conducting Electrode
(ITO, ZnO, …)
Platinum Mirror
TiO2 with
adsorbed dye
Electrolyte with
Redox mediator
Conducting Electrode
(ITO, ZnO, …)
hv
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Dye Sensitized Solar Cells
Dye Sensitized Solar Cells
Bulk
Bulk
Heterojunction
Heterojunction
Solar
Solar
Cells
Cells
Charge separation in nanostructured composite organic semiconductors
Donor
Donor
Acceptor
Acceptor
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Organic
Organic
PVs
PVs
By mixing p and n-type materials and relying on the intrinsic tendency of polymers to phase-
separate on a nm dimension, junctions throughout the bulk of the material are created &
ensure quantitative dissociation of photo-generated excitons, irrespective of the thickness…
Οργανικά
Οργανικά
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
(
(
OPVs
OPVs
)
)
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Organic
Organic
PVs
PVs
Acceptor materials
Acceptor materials
Donor materials
Donor materials
Source: P. Wormser, R. Gaudiana
Polymer Photovoltaics – Challenges and Opportunities
NCPV and Solar ProgramReview Meeting 2003
Οργανικά
Οργανικά
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
(
(
OPVs
OPVs
)
)
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Organic
Organic
PVs
PVs
Structures of active layers used in
Structures of active layers used in
OPVs
OPVs
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Hybrid
Hybrid
PVs
PVs
Τα
Τα
Hubrid
Hubrid
PVs
PVs
αποτελούν συνδυασµό
αποτελούν συνδυασµό
των τεχνολογιών
των τεχνολογιών
DSSC
DSSC
και
και
OPVs
OPVs
Αποτελούνται
Αποτελούνται
από
από
Dye Sensitized
Dye Sensitized
Titania
Titania
εµβαπτισµένα σε µήτρα διαφανούς
εµβαπτισµένα σε µήτρα διαφανούς
ηµιαγωγικού
ηµιαγωγικού
οξειδίου και από
οξειδίου και από
p
p
-
-
type
type
αγώγιµου
αγώγιµου
πολυµερικού
πολυµερικού
Πλεονεκτήµατα
- Καλά καθορισµένες νανοδοµές
- Σχετικά απλές δοµές
Μειονεκτήµατα
- Μικρή Απόδοση
- Ατελής πλήρωση του χώρου ανάµεσα στα
Titania nanoparticles
Efficiency of Organic
Efficiency of Organic
PVs
PVs
3
3
rd
rd
Generation
Generation
PVs
PVs
:
:
Organic
Organic
PVs
PVs
External Quantum Efficiency (EQE)
(Number of charges collected per Photon, in %)
is relatively high…
OPV Efficiency: ~ 4 - 6%
Η
Η
επόµενη µεγάλη Πρόκληση στην Τεχνολογία των
επόµενη µεγάλη Πρόκληση στην Τεχνολογία των
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
αποτελεί η ανάπτυξή τους σε
αποτελεί η ανάπτυξή τους σε
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Πολυµερικά
Πολυµερικά
Υποστρώµατα
Υποστρώµατα


Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
….
….
From
From
Rigid
Rigid
(glass substrate)…
(glass substrate)…


to
to
Flexible
Flexible
PVs
PVs
(Polymer substrate)
(Polymer substrate)
The market for FEDs is likely to be around $2Bn by 2010 and $10Bn by 2015, with key
applications in Flexible Displays & Photovoltaic Cells, Electronic Labels,Medical
Devices, and many more..
-
-
Flexible Photovoltaic Cells
Flexible Photovoltaic Cells
-
-
Flexible Displays (e.g.
Flexible Displays (e.g.
FOLEDs
FOLEDs
,..)
,..)
-
-
Portable Data Systems & Media
Portable Data Systems & Media
-
-
Flexible Optoelectronics Devices
Flexible Optoelectronics Devices
-
-
Biomedical Devices (Drug Delivery
Biomedical Devices (Drug Delivery
DNA sensing Devices, …)
DNA sensing Devices, …)
Τα
Τα
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
αποτελούν
αποτελούν
σηµαντικό κοµµάτι της
σηµαντικό κοµµάτι της
Τεχνολογίας των
Τεχνολογίας των
Flexible Electronic Devices (
Flexible Electronic Devices (
FEDs
FEDs
)
)
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
….
….
Flexible Electronics is an
Flexible Electronics is an
Emerging, Disruptive Technology
Emerging, Disruptive Technology
that escapes the
that escapes the
Traditional Semiconductor Technology constraints of
Traditional Semiconductor Technology constraints of
Multiple mask alignment
Multiple mask alignment
,
,
Vacuum processing
Vacuum processing
&
&
High temperatures
High temperatures
4.Integration to Large Scale Roll-to-Roll (R2R) production…
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
…..
…..
Breakthrough Innovations
Breakthrough Innovations
1. Novel Materials
Conducting polymers, printable metals,
inorganic & organic layers,etc.
2.Manufacturing processes
Physical Vapour Deposition Methods in Large Scale, etc .
3. Flexible substrates
(to replace Glass or Silicon)
Poly(Ethylene Terephthalate) – PET,
Poly(Ethylene Naphthalate) - PEN
Flexible Electronics is an
Emerging, Disruptive Technology
Emerging, Disruptive Technology that escapes the
Traditional Semiconductor Technology constraints of multiple mask alignment,
vacuum processing and high temperatures.
Breakthrough Innovations
Breakthrough Innovations
:
:
1. Novel Materials
Conducting polymers, printable metals, inorganic & organic layers,etc.
2.Manufacturing processes
Physical Vapour Deposition Methods in Large Scale, etc .
3. Flexible substrates
(to replace Glass or Silicon)
Poly(Ethylene Terephthalate) – PET , Poly(Ethylene Naphthalate) - PEN
4.Integration to Large Scale Roll-to-Roll (R2R) production…
1. Encapsulation of
1. Encapsulation of
FEDs
FEDs
2. Lifetime (
2. Lifetime (
FEDs
FEDs
do not last long, color organic layers have different lifetimes
do not last long, color organic layers have different lifetimes
)
)
3. Stability (Flexing/bending shortens FED lifetime)
3. Stability (Flexing/bending shortens FED lifetime)
4. Production & Measurement methods
4. Production & Measurement methods
5. High Costs
5. High Costs
Problems to be solved…
Problems to be solved…
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
…..
…..
Flexible
Flexible
OPVs
OPVs
Bulk Heterojunction
Flexible organic
Cells 0.1 µm
Η
Η
ανάπτυξη των λεπτών
ανάπτυξη των λεπτών
υµενίων
υµενίων
σε Εύκαµπτα
σε Εύκαµπτα
Πολυµερικά
Πολυµερικά
υποστρώµατα, µε
υποστρώµατα, µε
Roll
Roll
-
-
to
to
-
-
Roll
Roll
(
(
R2R)
R2R)
τεχνικές
τεχνικές
Ευρείας
Ευρείας
Κλίµακας
Κλίµακας
(
(
Large Scale)
Large Scale)
, θα οδηγήσει στην παραγωγή
, θα οδηγήσει στην παραγωγή
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
, χαµηλού κόστους…
, χαµηλού κόστους…
Εύκαµπτα
Εύκαµπτα
Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά
……
……
10
-6
10
-4
10
-2
10
0
10
2
10
-6
10
-4
10
-2
10
0
10
2
water vapour permeability / g / m
2
d
oxygen permeability / cm
3/ m
2
d bar
OLED displays, organic solar cells
standard:
1 inorg. layer
Single
polymers
sensitive
food
products
LCD / LED displays,
photovoltaic
modules
vacuum
insulating
panels
POLO: 2 inorg. layers
POLO:
1 inorg. layer
10
-6
10
-4
10
-2
10
0
10
2
10
-6
10
-4
10
-2
10
0
10
2
water vapour permeability / g / m
2
d
oxygen permeability / cm
3/ m
2
d bar
OLED displays, organic solar cells
standard:
1 inorg. layer
Single
polymers
sensitive
food
products
LCD / LED displays,
photovoltaic
modules
vacuum
insulating
panels
POLO: 2 inorg. layersPOLO: 2 inorg. layers
POLO:
1 inorg. layer
POLO:
1 inorg. layer
PE
PET
oPA
oPP
10-50 µm
e.g.
PET/SiOx/PE
SiOx ~40nm
∆ιαπερατότητα
∆ιαπερατότητα
των
των
εύκαµπτων
εύκαµπτων
πολυµερικών
πολυµερικών
υποστρωµάτων και λεπτών
υποστρωµάτων και λεπτών
υµενίων
υµενίων
φραγµού
φραγµού
στα Ατµοσφαιρικά αέρια (
στα Ατµοσφαιρικά αέρια (
O
O
2
2
και
και
H
H
2
2
O
O
)
)
Ενθυλάκωση
Ενθυλάκωση
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
….
….
Ένας
Ένας
από τους σηµαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την
από τους σηµαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την
απόδοση και τον χρόνο ζωής των
απόδοση και τον χρόνο ζωής των
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
είναι η Προστασία
είναι η Προστασία
τους από την επίδραση των ατµοσφαιρικών αερίων (
τους από την επίδραση των ατµοσφαιρικών αερίων (
H
H
2
2
O
O
και
και
O
O
2
2
)
)
Εύκαµπτα OPVs
Ενθυλάκωση
Ενθυλάκωση
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
….
….
Sealant
Functional Layers
Polymer Substrate
Barrier Layers
Polymer Substrate
Barrier Layers
Ενθυλάκωση (Encapsulation) των Εύκαµπτων OPVs από νανο-δοµές µε
ιδιότητες
ιδιότητες
Υπέρ
Υπέρ
-
-
Υψηλού Φραγµού
Υψηλού Φραγµού
(
(
Ultra Barrier
Ultra Barrier
Properties)
Properties) στην διαπερατότητα των
Ατµοσφαιρικών Αερίων
Encapsulant (Flexible polymer layer)
Functional Thin Film
electronic modules
(ITO layers, electron transport
layers, organic emitters, etc.)
Encapsulated
FEDs
FEDs
roll
roll
Encapsulant (Flexible polymer layer)
Functional Thin Film
electronic modules
(ITO layers, electron transport
layers, organic emitters, etc.)
Encapsulated
FEDs
FEDs
roll
roll
roll
roll
Conjugated polymers and fullerenes used in
bulk heterojunction solar cells are sensitive to
both atmospheric H
2
O and O
2
.
Ένας
Ένας
από τους σηµαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την
από τους σηµαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την
απόδοση και τον χρόνο ζωής των
απόδοση και τον χρόνο ζωής των
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
είναι η Προστασία
είναι η Προστασία
τους από την επίδραση των ατµοσφαιρικών αερίων (
τους από την επίδραση των ατµοσφαιρικών αερίων (
H
H
2
2
O
O
και
και
O
O
2
2
)
)
Defect induced by
a dust particle
Defects induced by
intrinsic surface roughness
Η
Η
διαπερατότητα των
διαπερατότητα των
πολυµερικών
πολυµερικών
υποστρωµάτων στα Ατµοσφαιρικά Αέρια εξαρτάται
υποστρωµάτων στα Ατµοσφαιρικά Αέρια εξαρτάται
κυρίως από επιφανειακές ατέλειες που επιτρέπουν την διέλευση µορ
κυρίως από επιφανειακές ατέλειες που επιτρέπουν την διέλευση µορ
ίων
ίων
G
G
as transport pathways
as transport pathways
through
through
the oxide
the oxide
layer
layer
Ενθυλάκωση
Ενθυλάκωση
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
….
….
Polymer Substrate
Oxide Layer
Defects
SOLUTION:
SOLUTION:
Polymers coated with Ultra
Polymers coated with Ultra
-
-
High Barrier
High Barrier
materials (
materials (
laminar structured
laminar structured
) with
) with
Significantly Barrier
Significantly Barrier
Properties by a factor of 1000
Properties by a factor of 1000
,
,
&
&
High Optical Transparency in NIR
High Optical Transparency in NIR


.. UV range
.. UV range
Single-layer barriers cannot achieve the levels required for the
Production of FEDs!!
PEN
Inorganic
Organic
Inorganic
Organic
Inorganic
Organic
Inorgani
PEN
Inorganic
Organic
Inorganic
Organic
Inorganic
Organic
Inorgani
Polymer
substrate
Hybrid
Organic/Inorganic
Inorganic Layer
SiO
x
, TiO
x
, AlO
x
,...
Ενθυλάκωση
Ενθυλάκωση
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
OPVs
OPVs


∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
Σηµαντικό
Σηµαντικό
πλεονέκτηµα των Εύκαµπτων
πλεονέκτηµα των Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
αποτελούν οι
αποτελούν οι
r2r
r2r
∆ιαδικασίες Παραγωγής
∆ιαδικασίες Παραγωγής
Ευρείας Κλίµακας (
Ευρείας Κλίµακας (
Large Scale)
Large Scale)
που
που
χαρακτηρίζεται από:
χαρακτηρίζεται από:
-
-
Μεγάλους όγκους παραγωγής
Μεγάλους όγκους παραγωγής
-
-
Χαµηλό κόστος
Χαµηλό κόστος
-
-
Φιλικότητα προς το περιβάλλον
Φιλικότητα προς το περιβάλλον
Large Scale r2r Production of Flexible
Large Scale r2r Production of Flexible
OPVs
OPVs
Encapsulant (Flexible polymer layer)
Functional Thin Film
electronic modules
(ITO layers, electron transport
layers, organic emitters, etc.)
Encapsulated
FEDs
FEDs
roll
roll
Encapsulant (Flexible polymer layer)
Functional Thin Film
electronic modules
(ITO layers, electron transport
layers, organic emitters, etc.)
Encapsulated
FEDs
FEDs
roll
roll
roll
roll
∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
Large Scale r2r Production of Flexible
Large Scale r2r Production of Flexible
OPVs
OPVs
R2R M
R2R M
anufacturing
anufacturing
Process
Process
of
of
Flexible
Flexible
OPVs
OPVs
From Batch to
From Batch to
…..
…..
In
In
-
-
line
line
∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
BATCH PRODUCTION
1000 m
1000 m
2
2
SEMI-BATCH PRODUCTION
300 m
300 m
2
2
IN-LINE PRODUCTION
100 m
100 m
2
2
Roll length ~3000 m & 2 m width
Flexible OPVs for Energy
Production by Renewable Sources
∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
<ε2(ω)>
Photon Energy (eV)
Έλεγχος
Έλεγχος
ποιότητας
ποιότητας
-
-
Αυτοµατοποίηση
Αυτοµατοποίηση
∆ιαδικασίες
∆ιαδικασίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
φ
0
φ
0
medium (0)
film (1)
Ν
Ν
1
1
φ
1
φ
2
φ
1
φ
1
d
substrate (2)
Ν
2
Ν
Ν
0
0
φ
0
φ
0
medium (0)
film (1)
Ν
Ν
1
1
φ
1
φ
2
φ
1
φ
1
d
substrate (2)
Ν
2
Ν
Ν
0
0
ω
ωωω
ωω
ωε
1
222
)
22
(
2
)(
)(
2

+−

=
C
g
ωCA
O
O
ξ
ωξ
ξ
ξω
π
εε
ω
dPω
g




+=
22
2
1
)(2
)(
Για
Για
τον έλεγχο ποιότητας των αναπτυσσόµενων λεπτών
τον έλεγχο ποιότητας των αναπτυσσόµενων λεπτών
υµενίων
υµενίων
είναι απαραίτητος ο έλεγχος των ιδιοτήτων σε
είναι απαραίτητος ο έλεγχος των ιδιοτήτων σε
πραγµατικό χρόνο κατά την ανάπτυξη.
πραγµατικό χρόνο κατά την ανάπτυξη.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
8000 9000 10000 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000 18000 19000 20000 21000 22000
running length [ m ]
thickness [ nm ] / transmittance [ % ]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
oxygen transmittance [ cm³/m²/day ] / Eg
Thickness measured online
Thickness set point
Light transmittance at 356nm
Oxygen transmittance
Eg
here:
oxygen inlet
here: posttreat-
ment optimised
Length = 22 Km

Real-time monitoring
of SiOx growth/PET
Optical Fiber
Optical Fiber
Sample
Sample
Polarizer
Polarizer
Photoelastic
Photoelastic
Modulator
Modulator
Analyzer
Analyzer
Detector
Detector
Monochromator
Monochromator
Data Acquisition
Data Acquisition
Computer
Computer
Xe
Xe
lamp
lamp
Shutter
Shutter
Optical Fiber
Optical Fiber
Sample
Sample
Polarizer
Polarizer
Photoelastic
Photoelastic
Modulator
Modulator
Polarizer
Polarizer
Photoelastic
Photoelastic
Modulator
Modulator
Analyzer
Analyzer
Detector
Detector
Monochromator
Monochromator
Data Acquisition
Data Acquisition
Computer
Computer
Xe
Xe
lamp
lamp
Shutter
Shutter
Xe
Xe
lamp
lamp
Xe
Xe
lamp
lamp
Shutter
Shutter
Spectroscopic
Spectroscopic
Ellipsometry
Ellipsometry
(SE)
(SE)
Determination of Thickness, Bonding
Determination of Thickness, Bonding
structure & Configurations,
structure & Configurations,
Vibrational
Vibrational
properties, Electronic transitions,
properties, Electronic transitions,
Stoichiometry, Optical anisotropy, etc.
Stoichiometry, Optical anisotropy, etc.
From Research...
From Research...
...to Industrial
...to Industrial
Scale
Scale
Εταιρίες
Εταιρίες
Παραγωγής Εύκαµπτων
Παραγωγής Εύκαµπτων
OPVs
OPVs
Switzerland, USA, Germany
Flexible OPVs
Switzerland
Dye Sensitized Solar Cells
3
4
6
10
17
18
25
30
35
40
45
55
60
60
70
78
89
126
155
201
288
391
562
658
769
900
1053
1232
1442
1687
1973
0
500
1000
1500
2000
[ MWp ]
0,11
0,13
0,17
0,25
0,37
0,35
0,43
0,45
0,47
0,51
0,55
0,65
0,68
0,66
0,69
0,74
0,75
1,01
1,19
1,52
1,94
2,19
2,75
2,95
3,23
3,53
3,54
3,79
4,04
4,25
4,42
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010
[ B$ ]
Η
Η
Ανάλυση Αγοράς δείχνει σηµαντικούς ρυθµούς ανάπτυξης την επόµεν
Ανάλυση Αγοράς δείχνει σηµαντικούς ρυθµούς ανάπτυξης την επόµεν
η ∆εκαετία
η ∆εκαετία
boarderline
to mass
production
PRODUCTION CAPACITIES
PHOTOVOLTAIC SYSTEM REVENUES
2003 – 2010 CAGR 17%
1980 - 2003 CAGR 26%
2003 – 2010 CAGR 6%
1980 - 2003 CAGR 16%
PV Market
PV Market
PV Market
PV Market
By 2030, PV system elements
will have developed into
versatile building components.
All new buildings will be fitted
with PV arrays, and many will
be net producers of electricity.
G
G
eneration
eneration
costs
costs
of
of
PV
PV
electricity
electricity
(
(
grid
grid
-
-
connected
connected
systems
systems
)
)
in
in
Europe
Europe
2006 : 0.25-0.65 €/kWh,
2010-2015 : 0.13-0.35 €/kWh
2030:0.05-0.12 €/kWh
After
After
2030
2030
the
the
costs
costs
will
will
decrease
decrease
further
further
aided
aided
by
by
breakthrough
breakthrough
technologies
technologies
..
..
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στον τοµέα των
∆ραστηριότητες στον τοµέα των
Φωτοβολταϊκών
Φωτοβολταϊκών
Εργαστήριο
Εργαστήριο
Λεπτών
Λεπτών
Υµενίων
Υµενίων


Νανοσυστηµάτων
Νανοσυστηµάτων
&
&
Νανοµετρολογίας
Νανοµετρολογίας
L
L
aboratory for
aboratory for
T
T
hin
hin
F
F
ilms
ilms


N
N
anosystems
anosystems
&
&
N
N
anometrology
anometrology
(LTFN)
(LTFN)
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Εργαστήρια
Εργαστήρια
Παραγωγής
Παραγωγής
Προηγµένων Υλικών
Προηγµένων Υλικών
&
&
∆ιατάξεων
∆ιατάξεων
Εργαστήριο
Εργαστήριο
Μελέτης ∆οµής
Μελέτης ∆οµής
&
&
Νανοµηχανικών
Νανοµηχανικών
Ιδιοτήτων
Ιδιοτήτων
Εργαστήριο
Εργαστήριο
Μελέτης Επιφανειακής
Μελέτης Επιφανειακής
Νανοτοπογραφίας
Νανοτοπογραφίας
& Επιφανειακής
& Επιφανειακής
Ενέργειας
Ενέργειας
Εργαστήρια
Εργαστήρια
Μελέτης Οπτικών
Μελέτης Οπτικών
-
-
Ηλεκτρονικών Ιδιοτήτων
Ηλεκτρονικών Ιδιοτήτων
Το Ερευνητικό Εργαστήριο LTFN ιδρύθηκε στο Τµήµα Φυσικής του ΑΠΘ τα τελευταί
α
~15 χρόνια και αναγνωρίζεται ∆ιεθνώς ως Center of Excellence στην Ανάπτυξη &
Χαρακτηρισµό Προηγµένων Υλικών και την Νανοµετρολογία
Νέες
Νέες
&
&
Καινοτόµες
Καινοτόµες
Εφαρµογές
Εφαρµογές
(Οπτική, Εύκαµπτες
(Οπτική, Εύκαµπτες
Ηλεκτρονικές ∆ιατάξεις &
Ηλεκτρονικές ∆ιατάξεις &
Οπτοηλεκτρονική
Οπτοηλεκτρονική
, Ανανεώσιµες
, Ανανεώσιµες
Πηγές Ενέργειας, Πολύ
Πηγές Ενέργειας, Πολύ
-
-
λειτουργικές
λειτουργικές
Νανο
Νανο
-
-
επικαλύψεις,
επικαλύψεις,
Νανοβιοτεχνολογία
Νανοβιοτεχνολογία
...)
...)
Εκπαίδευση
Εκπαίδευση
Νέων Ερευνητών σε πολλαπλά επίπεδα της
Νέων Ερευνητών σε πολλαπλά επίπεδα της
Έρευνας
Έρευνας
(Μεθοδολογία, Ανάπτυξη Τεχνικών & ∆ιαδικασιών,
(Μεθοδολογία, Ανάπτυξη Τεχνικών & ∆ιαδικασιών,
Αλληλεπίδραση και Μεταφορά Αποτελεσµάτων & Τεχνογνωσίας)
Αλληλεπίδραση και Μεταφορά Αποτελεσµάτων & Τεχνογνωσίας)
Βασική
Βασική
& Εφαρµοσµένη Έρευνα
& Εφαρµοσµένη Έρευνα
στις λειτουργικές
στις λειτουργικές
Νανο
Νανο
-
-
επικαλύψεις Προηγµένων Υλικών, στις
επικαλύψεις Προηγµένων Υλικών, στις
Νανοδοµές
Νανοδοµές
Οργανικών & Ανόργανων Υλικών, την
Οργανικών & Ανόργανων Υλικών, την
Οπτική Τεχνολογία &
Οπτική Τεχνολογία &
Νανοµετρολογία
Νανοµετρολογία
Substrate
Inorganic
(sputtering)

Organic
(lacquering)

(e.g. Polyester)
α-C
Glass
ΑR coating
α-C
Glass
ΑR coating
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Η ερευνητική οµάδα του LTFN αποτελείται κυρίως από
Φυσικούς
Φυσικούς, αλλά και
Χηµικούς,
Χηµικούς,
Βιολόγους, Μηχανολόγους, Χηµικούς
Βιολόγους, Μηχανολόγους, Χηµικούς
Μηχανικούς
Μηχανικούς µε µεγάλη εµπειρία στην
Τεχνολογία
Τεχνολογία
Λεπτών
Λεπτών
Υµενίων
Υµενίων
, Επιφανειακή Κατεργασία, Οπτική, Φασµατοσκοπία
, Επιφανειακή Κατεργασία, Οπτική, Φασµατοσκοπία
,
,
Μελέτη
Μελέτη
Επιφανειακής
Επιφανειακής
ΝανοτοπογραφίαςΝανοτοπογραφίας
-
-
Νανοδοµής
Νανοδοµής
&
&
Νανοµηχανικών
Νανοµηχανικών
Ιδιοτήτων
Ιδιοτήτων
>15
>15
Συνεργαζόµενα Εργαστήρια
Συνεργαζόµενα Εργαστήρια
-
-
Ελλάδα & Εξωτερικό
Ελλάδα & Εξωτερικό
>30
>30
Συνεργαζόµενοι Ερευνητές
Συνεργαζόµενοι Ερευνητές
-
-
Καθηγητές
Καθηγητές
10
10
-
-
15
15
N
N
έοι
έοι
Επιστήµονες
Επιστήµονες
-
-
Ερευνητές
Ερευνητές
2
2
Τεχνικοί
Τεχνικοί
~
~
300m
300m
2
2
Εργαστηριακοί Χώροι
Εργαστηριακοί Χώροι
Πληροφορίες στην Ιστοσελίδα:
http://
http://
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Επιφανειακή
Επιφανειακή
Τροποποίηση (Ιοντικές ∆έσµες,
Τροποποίηση (Ιοντικές ∆έσµες,
Πλάσµα, Βιοσυµβατότητα, )
Πλάσµα, Βιοσυµβατότητα, )
∆ιεργασίες µε τεχνικές Ιοντικών ∆εσµών,Επιφανειακή κατεργασία µε Ιοντικό
Βοµβαρδισµό & Πλάσµα (RF, DC, Pulsed DC), Ιοντικός Καθαρισµός επιφανειών
(etching), Βιοσυµβατότητα
N
2
Film
Ion beam
Substrate Holder
Plasma
Ar
O
2
ULTRA HIGH VACUUM
DEPOSITION CHAMBER
Gas Inlet
End Hall Ion
Source
Pulsed DC Supply
PhotoElastic
Modulator
Polarizer
IR Source (SiC)
Michelson
Interferometer
Focusing System
IR Windows BaF
2
Analyser
Detection System
Focusing System
IR Windows BaF
2
Acquisition &
Analysis System
Liquid Ν
2
Inlet
Kauffman Ion
Source
N
2
Film
Ion beam
Substrate Holder
Plasma
Ar
O
2
ULTRA HIGH VACUUM
DEPOSITION CHAMBER
Gas Inlet
End Hall Ion
Source
Pulsed DC Supply
PhotoElastic
Modulator
Polarizer
IR Source (SiC)
Michelson
Interferometer
Focusing System
IR Windows BaF
2
Analyser
Detection System
Focusing System
IR Windows BaF
2
Acquisition &
Analysis System
Liquid Ν
2
Inlet
Kauffman Ion
Source
Pulsed DC Plasma Treatment
Pulsed DC Plasma Treatment
Ion Beam Bombardment
Ion Beam Bombardment
1660 1670 1680 1690 1700 1710 1720 1730 1740
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
-0,4
-0,3
-0,2
-0,1
0,0
0,1
εκτατικός τρόπος
δόνησης C=O
ReD
ImD
Χρόνος τροποποίησης
10 min
20 min
30 min
40 min
ImD

ReD
Κυµατάριθµοι (cm
-1
)
PEN
Νανοµηχανικές
Νανοµηχανικές
&
&
Νανοδοµικές
Νανοδοµικές
Ιδιότητες
Ιδιότητες
Λεπτά Υµένια & ΝανοΕπικαλύψεις, Νανοδοµικά & Προηγµένα Υλικά (Soft
& Hard, πολυµερικές µεµβράνες, κτλ.), Βιολογικά Υλικά
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
10
15
20
25
30
35


Hardness (GPa)
h
c
/ d
Film Hardness
H
f
Thin Film
Substrate
0.1 1 10
0
1
2
3
4
5
6
7
Far-IR
Mid-IR
far UV
UV
=
C=N
N=C
sp
1

2
(ω)>

1
(ω)>
<ε(ω)>
Ενέργεια (eV)
sp
3
C-N
sp
2
C=N
C=C
=
π π*
σ σ*
NIR
Vis
(α)
Μοντελοποίηση
Μοντελοποίηση
Ατοµικών
Ατοµικών
∆ιεργασίων
∆ιεργασίων
Μοντελοποίηση της Ανάπτυξης Λεπτών Υµενίων & ∆ιαδικασιών Επιφανειακής
Τροποποίησης, Βελτιστοποίηση της Ανάπτυξης, Τεχνικές Ιοντικών ∆εσµών,Micro
& Nanomachining, Software για ανάλυση των Οπτικών – Ηλεκτρονικών -
Μηχανικών Ιδιοτήτων & της Συµπεριφοράς Προηγµένων υλικών &
Μικροσυστηµάτων
Οπτικές
Οπτικές
Τεχνικές &
Τεχνικές &
Νανοµετρολογία
Νανοµετρολογία
In-situ & real-time Οπτικός Χαρακτηρισµός της ανάπτυξης Λεπτών Υµενίων &
Επιφανειακής τροποποίησης, Μη-καταστρεπτικός χαρακτηρισµός &
Εφαρµογές Νανοµετρολογίας, Φασµατοσκοπική Ελλειψοµετρία (IR-NIR-VIS-
UV) και οπτικές τεχνικές, Diagnostic imaging
φ
0
φ
0
περιβάλλον (0)
µέσο (1)
Ν
Ν
1
1
φ
1
φ
2
φ
1
φ
1
d
υπόστρωµα (2)
Ν
2
Ν
Ν
0
0
φ
0
φ
0
περιβάλλον (0)
µέσο (1)
Ν
Ν
1
1
φ
1
φ
2
φ
1
φ
1
d
υπόστρωµα (2)
Ν
2
Ν
Ν
0
0
1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
<ε2(ω)>
Photon Energy (eV)

PET substrate
(Spectroscopic)
1st layers
2nd layers
3rd layers
SiO
x
layer
(
Spectroscopic
)
SiO
x
layer
(
Spectroscopic
)
Τεχνολογία
Τεχνολογία
Λεπτών
Λεπτών
Υµενίων
Υµενίων
&
&
Νανουλικών
Νανουλικών
Λεπτά Υµένια & Επικαλύψεις, Ανάπτυξη πολυστρωµατικών Νανο-επικαλύψεων µε
τεχνικές Φυσικής Εναπόθεσης Ατµών (Physical Vapour Deposition–PVD), Σχεδίαση
συστηµάτων Υπερ-Υψηλού κενού και ∆ιαδικασιών ελέγχου (Process control)
α-C
Glass
ΑR coating
α-C
Glass
ΑR coating
Substrate

Inorganic
(sputtering)

Organic
(lacquering)

(e.g. Polyester)
Στόχος
Στόχος
Υπόστρωµα
Υπόστρωµα
υµένιο
υµένιο
Θάλαµος
Θάλαµος
ανάπτυξης
ανάπτυξης
d=65mm
d=65mm
P(N
P(N
2
2
)= 4x10
)= 4x10
-
-
3
3
mbar
mbar
N
C
Στόχος
Στόχος
Υπόστρωµα
Υπόστρωµα
υµένιο
υµένιο
Θάλαµος
Θάλαµος
ανάπτυξης
ανάπτυξης
d=65mm
d=65mm
P(N
P(N
2
2
)= 4x10
)= 4x10
-
-
3
3
mbar
mbar
N
C
Ερευνητικές
Ερευνητικές
Περιοχές
Περιοχές
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Συστήµατα
Συστήµατα
& ∆ιατάξεις
& ∆ιατάξεις
Optical Diagnostics & Sensing Techniques:
∆ιατάξεις Φασµατοσκοπικής Ελλειψοµετρίας που καλύπτουν µια ευρεία
φασµατική περιοχή από το IR στο NIR-Vis-fUV (0.7- 6.5 eV), σε διάταξη ex-
situ και προσαρµοσµένες στους θαλάµους υπερ-υψηλού κενού για την in-
situ διερεύνηση των οπτικών ιδιοτήτων κατά την ανάπτυξη λεπτών υµενίων.
Ανάπτυξη Προηγµένων Υλικών:
Θάλαµοι υψηλού & υπερ-
υψηλού κενού για την ανάπτυξη λεπτών υµενίων & Νανοεπικαλύψεων, σε 2D &
3D υποστρώµατα διαστάσεων µέχρι και 6'' µε RF, DC magnetron sputtering,
Closed Field Unbalanced Magnetron Sputtering (CFUBMS), e-beam
evaporation, Ion beam sputtering, Ion beam assisted deposition.Πηγές
ιοντικών δεσµών & συστήµατα πλάσµατος για την ανάπτυξη και επιφανειακή
τροποποίηση λεπτών υµενίων
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Νανοµηχανικές
Νανοµηχανικές
& Ελαστικές Ιδιότητες
& Ελαστικές Ιδιότητες
Nanoindentation (Hardness, elastic modulus)
Νano-Scratching (friction coefficient, adhesion)
Μετρήσεις Εσωτερικών Τάσεων
film
P
Berkovich
tip
h
s
h
max
h
c
film
P
Berkovich
tip
h
s
h
max
h
c
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6
10
15
20
25
30
35


Hardness (GPa)
h
c
/ d
Film Hardness
H
f
Thin Film
Substrate
Determination of
Film Hardness
Determination of
Friction Coefficient
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
10
-6
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
0
SiO
2
SiO
2
Reflectivity
2θ (deg)
As grown
Experimental
Fitting
Si
SiO
SiO
SiO
SiO
2
SiO
2
∆ιερεύνηση
∆ιερεύνηση
∆οµής
∆οµής
-
-
Σύνθεσης & Πυκνότητας
Σύνθεσης & Πυκνότητας
X-rays Diffraction (XRD)
X-ray Reflection (XRR)
X-ray Diffused Scattering (XDS)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
10
-1
10
0


c-BN
Intensity (norm.)
Scattering angle 2
θ
(deg.)
c-BN
[ ]
111
c-BN
[ ]
111
h-BN
A
A
'
A
h-BN
A
A
'
A
Πολυστρωµατική δοµή SiO
2
/SiO
για την ανάπτυξη νανοκρυστάλλων Si
Συστήµατα
Συστήµατα
& ∆ιατάξεις
& ∆ιατάξεις
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Ανάπτυξη
Ανάπτυξη
Τεχνολογίας
Τεχνολογίας
για την ενθυλάκωση (
για την ενθυλάκωση (
encapsulation
encapsulation
)
)
Εύκαµπτων
Εύκαµπτων
Ηλεκτρονικών ∆ιατάξεων, όπως
Ηλεκτρονικών ∆ιατάξεων, όπως
OPVs
OPVs
, που βασίζεται στην ανάπτυξη λειτουργικών
, που βασίζεται στην ανάπτυξη λειτουργικών
Νανο
Νανο
-
-
επικαλύψεων φραγµού σε οπτικά
επικαλύψεων φραγµού σε οπτικά
ανισότροπα
ανισότροπα
πολυµερικά
πολυµερικά
υποστρώµατα
υποστρώµατα
Encapsulant (Flex barrier)
Thin-Film solar cells on
flexible substrate
Encapsulated
solar cells
roll
roll
Substrate

Inorganic
(sputtering)

Organic
(lacquering)

(e.g. Polyester)
Ανάπτυξη
Ανάπτυξη
οπτικών τεχνικών
οπτικών τεχνικών
για τον προσδιορισµό των οπτικών
για τον προσδιορισµό των οπτικών
ιδιοτήτων των αναπτυσσόµενων
ιδιοτήτων των αναπτυσσόµενων
νανο
νανο
-
-
επικαλύψεων σε πραγµατικό
επικαλύψεων σε πραγµατικό
χρόνο
χρόνο
(
(
nanoscale
nanoscale
precision
precision
)
)
Ανάπτυξη
Ανάπτυξη
λειτουργικών
λειτουργικών
πολυστρωµατικών
πολυστρωµατικών
νανο
νανο
-
-
επικαλύψεων φραγµού σε ατµοσφαιρικά αέρια
επικαλύψεων φραγµού σε ατµοσφαιρικά αέρια
Ενσωµάτωση
Ενσωµάτωση
των οπτικών τεχνικών σε διαδικασίες
των οπτικών τεχνικών σε διαδικασίες
roll
roll
-
-
to
to
-
-
roll
roll
ευρείας κλίµακας (
ευρείας κλίµακας (
large scale)
large scale)
Παραγωγή
Παραγωγή
προηγµένων συστηµάτων εύκαµπτων υλικών
προηγµένων συστηµάτων εύκαµπτων υλικών
για την ενθυλάκωση
για την ενθυλάκωση
ευκαµπτων
ευκαµπτων
ηλεκτρονικών διατάξεων µε
ηλεκτρονικών διατάξεων µε
διαδικασίες
διαδικασίες
roll
roll
-
-
to
to
-
-
roll
roll
ευρείας κλίµακας
ευρείας κλίµακας
-
-
large scale
large scale
(όπως
(όπως
εύκαµπτα
εύκαµπτα
OPVs
OPVs,
εύκαµπτες οθόνες,
εύκαµπτες οθόνες,
OLEDs
OLEDs
,
,
και
και
)
)
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Μεθοδολογία
Μεθοδολογία
Μέτρησης & Ανάλυσης Οπτικών Ιδιοτήτων
Μέτρησης & Ανάλυσης Οπτικών Ιδιοτήτων
Πολυµερικών
Πολυµερικών
Ανισότροπων
Ανισότροπων
&
&
Νανοδοµικών
Νανοδοµικών
Υλικών για
Υλικών για
State
State
-
-
of
of
-
-
the
the
-
-
art
art
εφαρµογές
εφαρµογές
c
(MD)
b (TD)
a (ND)
θ
Ellipsometer
system (x’,y’,z’)
y’
z’
Plane of
Incidence
x’
Polymer film
system (a,b,c)
c
(MD)
b (TD)
a (ND)
θ
Ellipsometer
system (x’,y’,z’)
y’
z’
Plane of
Incidence
x’
Polymer film
system (a,b,c)
N
2
Film
High energy
Ion beam
Low energy
Ion beam
Substrate Holder
Plas
ma
Ar
O
2
Ultra High
Vacuum Chamber
Gas Supply
Α
Β
Pulsed DC
Voltage
Supply
Photoelastic
Modulator
Polarizer
IR source (SiC)
Michelson
Interferometer
Focusing System
BaF
2
Windows
Analyser
Focusing System
Focusing System
BaF
2
Windows
Acquisition &
Analysis Software
Liquid
Nitroge
n
Supply
C
N
2
Film
High energy
Ion beam
Low energy
Ion beam
Substrate Holder
Plas
ma
Ar
O
2
Ultra High
Vacuum Chamber
Gas Supply
Α
Β
Pulsed DC
Voltage
Supply
Photoelastic
Modulator
Polarizer
IR source (SiC)
Michelson
Interferometer
Focusing System
BaF
2
Windows
Analyser
Focusing System
Focusing System
BaF
2
Windows
Acquisition &
Analysis Software
Liquid
Nitroge
n
Supply
C
Poly(Ethylene Terephthalate) - PET
Poly(Ethylene Naphthalate) - PEN
4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
IV
III
II
0
o
30
o
60
o
90
o
120
o
150
o
180
o
210
o
240
o
270
o
300
o
330
o


<ε2(ω)>
<ε1(ω)>
Photon Energy (eV)
PET
I


3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0
2
4
6
8
10
IVc
IVb
IVa
IIIc
IIIb
IIIa
II
0
o
30
o
60
o
90
o
120
o
150
o
180
o
210
o
240
o
270
o
300
o
330
o

<ε2(ω)>
<ε1(ω)>
Ph t E ( V)
PEN
I

900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
1257
0
o
30
o
60
o
90
o
120
o
150
o
180
o
210
o
240
o
300
o
330
o
ε
2(ω)
Κυµατάριθµοι (cm
-1
)
(α) PET
1650
1345
1370
1490
1515
1410
1200
1075
985
940
1025
1125
1720
900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
-4
-2
0
2
4
6
0
o
30
o
60
o
90
o
120
o
150
o
180
o
210
o
240
o
300
o
330
o
ε2(ω)
(β) PEN
1635
1335
1374
1450
1515
1184
980
957
1020
1096
1255
1135
1713
1550
PET
P
EN
Vibration Bands
Electronic Transitions
Εύκαµπτες Ηλεκτρονικές ∆ιατάξεις
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN


Novel Anti
Novel Anti
-
-
Reflective Coatings and Metal Contacts for the Optimization of t
Reflective Coatings and Metal Contacts for the Optimization of t
he
he
PhotoVoltaic
PhotoVoltaic
Cell Efficiency”
Cell Efficiency”
-
-
APODOSIS
APODOSIS
IPE Cyprus (2002 - 2005), AUTh Sci. Responsible: Prof. S. Logothetidis
The project APODOSIS is focused towards the reduction of the manufacture cost of integrated photovoltaic
(PV) systems and to the increase of their yield, importing new innovative transparent reflective and metal
coatings, grown with Physical Vapour Deposition techniques (magnetron sputtering - MS and electron beam
evaporation - EBE).


Development of selected coatings: application on photovoltaic so
Development of selected coatings: application on photovoltaic so
lar cells
lar cells
(HELIOWATT)
(HELIOWATT)


IPE Cyprus (2001 - 2003), AUTh Sci. Responsible: Prof. S. Logothetidis
The aim of HELIOWATT project is the development of a photovoltaic cell with a new anti-reflective selectively
transparent coating (ARC). The performance of this new ARC is expected to exceed the 13%, which is the
current one, whereas an anti-reflective percentage less than 10% is expected to be achieved. The
collaborator company will fabricate a photovoltaic module of 2W power using the new anti-reflective coatings.
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
"
"
Νανοδοµές
Νανοδοµές


∆ιεπιφάνειες
∆ιεπιφάνειες


Πρόσφυση Οργανικών/Ανόργανων Υλικών: Εφαρµογές
Πρόσφυση Οργανικών/Ανόργανων Υλικών: Εφαρµογές
σε Λεπίδες
σε Λεπίδες


Οπτικά
Οπτικά


Φωτοβολταϊκά
Φωτοβολταϊκά


Συσκευασία
Συσκευασία


Οθόνες
Οθόνες


Βιοϋλικά
Βιοϋλικά
(
(
Νανο∆οµές
Νανο∆οµές
)
)
ΠΕΝΕ∆
ΠΕΝΕ∆
2001
2001
(
(
2002
2002
-
-
2006
2006
)
)
0 5 0 10 0 15 0 200 250
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5


SiO
2
(60 nm) coated on PET
Uncoated PET
Hardness (GPa)
Contact depth (nm)
RG A
M as s s p e ctr omete r
f il a men t
cr u ci b le
Ev ap or at e d
ma te ri al
Sa mpl e
h older
d ep os i te d mat e ri a l
9 00 9 50 1 00 0 1 05 0 1 10 0 11 5 0 12 00 12 50 13 00 13 50 1 4 00
-1 2
-1 0
- 8
- 6
- 4
- 2
0
2
4
6
8
1 0
S i O
1.7
Si-O -Si s tretc hi ng v ib ra t ion
S i O
2
L O m o d e
c r y st o ba l i t e
S i O
2
T O m o d e
7
5
3
1,5
1
m/m i n
0,5

2> (arb. units)
W av en u mb er ( cm
-1
)
0 5 0 10 0 15 0 200 250
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5


SiO
2
(60 nm) coated on PET
Uncoated PET
Hardness (GPa)
Contact depth (nm)
0 5 0 10 0 15 0 200 250
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5


SiO
2
(60 nm) coated on PET
Uncoated PET
Hardness (GPa)
Contact depth (nm)
RG A
M as s s p e ctr omete r
f il a men t
cr u ci b le
Ev ap or at e d
ma te ri al
Sa mpl e
h older
d ep os i te d mat e ri a l
RG A
M as s s p e ctr omete r
f il a men t
cr u ci b le
Ev ap or at e d
ma te ri al
Sa mpl e
h older
d ep os i te d mat e ri a l
9 00 9 50 1 00 0 1 05 0 1 10 0 11 5 0 12 00 12 50 13 00 13 50 1 4 00
-1 2
-1 0
- 8
- 6
- 4
- 2
0
2
4
6
8
1 0
S i O
1.7
Si-O -Si s tretc hi ng v ib ra t ion
S i O
2
L O m o d e
c r y st o ba l i t e
S i O
2
T O m o d e
7
5
3
1,5
1
m/m i n
0,5

2> (arb. units)
W av en u mb er ( cm
-1
)
9 00 9 50 1 00 0 1 05 0 1 10 0 11 5 0 12 00 12 50 13 00 13 50 1 4 00
-1 2
-1 0
- 8
- 6
- 4
- 2
0
2
4
6
8
1 0
S i O
1.7
Si-O -Si s tretc hi ng v ib ra t ion
S i O
2
L O m o d e
c r y st o ba l i t e
S i O
2
T O m o d e
7
5
3
1,5
1
m/m i n
0,5

2> (arb. units)
W av en u mb er ( cm
-1
)
EUROPEAN
COMMISSION
HELLENIC REPUBLIC
MINISTRY OF DEVELOPMENT/
General Secretariat for Research & Technology
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN


Transparent Films Vacuum Coatings Machine with Integrated In
Transparent Films Vacuum Coatings Machine with Integrated In
-
-
line Monitoring
line Monitoring
and Control (
and Control (
TransMach
TransMach
)''
)''
GROWTH Project (2001- 2004)
Project Coordinator : Prof. S. Logothetidis
Development of a new generation ultra-fast Spectroscopic
Ellipsometry (SE) units for in-line Monitoring & Production control of
TRANSPARENT oxide nanolayers on large area and flexible
substrates.
Adaptation and optimization of the new SE units on large-scale
industrial coaters
IVV
From Research...
From Research...
...to Industrial scale
...to Industrial scale
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN


Ultra
Ultra
-
-
high barrier films for r2r encapsulation of flexible electronics
high barrier films for r2r encapsulation of flexible electronics


FLEXONICS (
FLEXONICS (
www.flexonics.org
www.flexonics.org
)
)
STREP Project (2005 - 2008)
Project Coordinator : Prof. S. Logothetidis
Development of novel transparent & flexible material systems with ultra-high
barrier properties and the related processing technologies in order to be used for the
large-scale roll-to-roll (r2r) encapsulation of future flexible opto- & electronic devices.
1.Aristotle University of Thessaloniki – LTFN (Coordinator) (Greece)
2.Fraunhofer-Gesellschaft POLO Alliance (Germany)
3.Horiba Jobin Yvon (France)
4.Applied Films GmbH & Co. KG (Germany)
5.Isovolta AG (Austria)
6.Alcan Packaging Services Ltd. (Switzerland)
7.Siemens Aktiengesellschaft (Germany)
8.Technical University Graz (Austria)
9.Konarka (Austria)
Project Consortium: 9 partners from 5 EU countries
IVV
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
∆ιατµηµατικό
∆ιατµηµατικό
Μεταπτυχιακό ΄Πρόγραµµα
Μεταπτυχιακό ΄Πρόγραµµα


Νανοεπιστήµες
Νανοεπιστήµες
&
&
Νανοτεχνολογίες
Νανοτεχνολογίες
-
-
N&N”
N&N”
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης
http://
http://
nn.physics.auth.gr
nn.physics.auth.gr
LTFN:
LTFN:
∆ιασύνδεση Έρευνας
∆ιασύνδεση Έρευνας
-
-
Εκπαίδευσης
Εκπαίδευσης
E-MRS 2005
Σ. Λουσινιάν (2005)
COMS 2005
Μ. Χαχαµίδου (2005)
www.auth.gr/nanonet

Organizes and Services of the network members

Extends with members in Greece & Abroad

Contacts & Organizes events with collaborators
from hi-tech industries in Greece and EU,

Participates in National and EU R&D Projects

Collaborates with other Networks in Europe

Organizes open meetings with Social members

Improves the dialogue between Science & Society for
Research in Nanosciences & Nanotechnologies
∆ράσεις
∆ράσεις
του ∆ικτύου
του ∆ικτύου
NanoNeT
NanoNeT
που περιλαµβάνει
που περιλαµβάνει
περισσότερα από
περισσότερα από
25
25
Εργαστήρια
Εργαστήρια
-
-
Μέλη
Μέλη
:
:
ΘΕΜΑΤΙΚΟ
ΘΕΜΑΤΙΚΟ
∆ΙΚΤΥΟ ΕΡΕΥΝΑΣ ΝΑΝΟΝΕΤ
∆ΙΚΤΥΟ ΕΡΕΥΝΑΣ ΝΑΝΟΝΕΤ
Σκοπός
Σκοπός
του
του
Θεµατικού ∆
Θεµατικού ∆
ικτύου
ικτύου
NanoNeT
NanoNeT
είναι
είναι
να
να
συντονίσει
συντονίσει
τις
τις
υπηρεσίες
υπηρεσίες
των
των
Ερευνητικών
Ερευνητικών
Ε
Ε
ργαστηρίων
ργαστηρίων
του
του
ΑΠΘ
ΑΠΘ
,
,
του
του
Ελλαδικού
Ελλαδικού
και
και
του
του
∆ιεθνή
∆ιεθνή
χώρου
χώρου
,
,
που
που
δραστηριοποιούνται
δραστηριοποιούνται
στις
στις
περιοχές
περιοχές
των
των
Ν
Ν
&
&
Ν
Ν
και
και
την
την
ενίσχυση
ενίσχυση
των
των
δεσµών
δεσµών
του
του
µε
µε
την
την
Παραγωγή
Παραγωγή
.
.
Ερευνητικές
Ερευνητικές
∆ραστηριότητες στο
∆ραστηριότητες στο
LTFN
LTFN
Για περισσότερες πληροφορίες:
Παραγωγή
Παραγωγή
PVs
PVs
στην Ελλάδα
στην Ελλάδα
Solar
Solar
Technologies AE.
Technologies AE.
&
&
Dyesol
Dyesol


New Plant for Production of
New Plant for Production of


Dye Sensitized Solar Cells
Dye Sensitized Solar Cells
•Επένδυση 3 Mio €
Ιωάννινα
Solar
Solar
Cells Hellas S.A.
Cells Hellas S.A.
- WAFERS πολυκρυσταλικού πυριτίου
- Φωτοβολταικά κελιά (CELLS)
-Φωτοβολταικά πλαίσια (MODULES)
-
- Επένδυση Αρχικα 40 + 15 Mio €
Πάτρα
LTFN
LTFN
στο 8
στο 8
Ο
Ο
Εθνικό Συνέδριο.. Ήπιες Μορφές Ενέργειας
Εθνικό Συνέδριο.. Ήπιες Μορφές Ενέργειας
ΑΙΘΟΥΣΑ
ΑΙΘΟΥΣΑ
Β´
Β´
(
(
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ
ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ)
ΝΕΕΣ ΑΝΤΙΑΝΑΚΛΑΣΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΑΛΥΨΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ
ΤΗΣ ΑΠΟ∆ΟΣΗΣ ΤΩΝ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΠΥΡΙΤΙΟΥ
Μ. Γιώτη, Σ. Λογοθετίδης, Χ. Γραβαλίδης
, Κ. Χριστοφίδης
12:15
12:15
-
-
12:30
12:30
ΑΝΘΕΚΤΙΚΕΣ ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΕΠΑΦΕΣ TiN/TiNx ΓΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΕ
ΗΛΙΑΚΕΣ ΚΥΨΕΛΙ∆ΕΣ
Σ. Κασσαβέτης
, Σ. Λογοθετίδης
12:30
12:30
-
-
12:45
12:45
8ο ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΝΕ∆ΡΙΟ
για τις
ΗΠΙΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ
Ευχαριστίες
Ευχαριστίες


Transparent Films Vacuum Coatings Machine
Transparent Films Vacuum Coatings Machine
with Integrated In
with Integrated In
-
-
line Monitoring and Control
line Monitoring and Control”
TRANSMACH Project, GROWTH FP5 (2001 - 2004)


Ultra
Ultra
-
-
high barrier films for r2r encapsulation
high barrier films for r2r encapsulation
of flexible electronics
of flexible electronics”
FLEXONICS Project, STREP FP6 (2005 - 2008)
Προσωπικό
Προσωπικό
του
του
Εργαστηρίου Λεπτών
Εργαστηρίου Λεπτών
Υµενίων
Υµενίων
,
,
Νανοσυστηµάτων
Νανοσυστηµάτων
&
&
Νανοµετρολογίας
Νανοµετρολογίας
(
(
LTFN
LTFN
)
)
(
(
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης
)
)
HELLENIC REPUBLIC
MINISTRY OF DEVELOPMENT/
General Secretariat for Research & Technology
ΠΕΝΕ∆ 2001 E∆01-256

Νανοδοµές
Νανοδοµές


∆ιεπιφάνειες
∆ιεπιφάνειες


Πρόσφυση
Πρόσφυση
Οργανικών/Ανόργανων
Οργανικών/Ανόργανων
Υλικών…
Υλικών…


ΠΕΝΕ∆ 2003
“Ανάπτυξη Τεχνολογίας Νανοδοµικών &
Υπερπλεγµατικών Επικαλύψεων …




Νανοτεχνολογία
Νανοτεχνολογία
&
&
Ενεργειακές Εφαρµογές
Ενεργειακές Εφαρµογές


Στ
Στ
.
.
Λογοθετίδης
Λογοθετίδης
8ο Εθνικό Συνέδριο για Ήπιες Μορφές Ενέργειας
8ο Εθνικό Συνέδριο για Ήπιες Μορφές Ενέργειας
Θεσσαλονίκη, 29
Θεσσαλονίκη, 29
Μαρτίου 2006
Μαρτίου 2006
Laboratory for Thin Films
Laboratory for Thin Films
-
-
Nanosystems and Nanometrology (LTFN)
Nanosystems and Nanometrology (LTFN)
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Τµήµα Φυσικής
Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσσαλονίκης, Τµήµα Φυσικής
54124
54124
Θεσσαλονίκη
Θεσσαλονίκη
, http://
, http://
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
www.physics.auth.gr/thinfilmslab
Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ
Τµ. Φυσικής, ΑΠΘ
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ
ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ !!!
ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ !!!