mgr inż. Katarzyna Znajdek

Email Drukuj PDF

Mgr inż. Katarzyna Znajdek

Temat pracy doktorskiej ”Elastyczne ogniwa fotowoltaiczne

Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych

Adres e-mail: katarzyna.znajdek(at)p.lodz.pl


Tytuł pracy doktorskiej:
Elastyczne ogniwa fotowoltaiczne


Przedmiotem badań prowadzonych w ramach realizacji pracy doktorskiej jest zaprojektowanie struktur oraz opracowanie procesów technologicznych prowadzących do kompleksowego wykonania elastycznych ogniw fotowoltaicznych (PV) na bazie związków półprzewodnikowych. Obecnie realizowane eksperymenty dotyczą badania optymalnych materiałów oraz metod ich nanoszenia jako kolejnych warstw składowych rozważanej struktury elastycznego ogniwa słonecznego. Planowanym efektem prowadzonych prac będzie wykonanie szeregu testowych cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych na elastycznych podłożach polimerowych oraz na foliach metalowych. W roli przedniej elektrody emiterowej ogniwa planowane jest wykonanie i przetestowanie transparentnych warstw przewodzących w różnych wariantach: powłoki ZnO:Al, warstwy z polimerowego kompozytu zawierającego nanorurki węglowe (CNT) oraz warstwy grafenu nakładanych różnymi metodami. Badania tych struktur będą stanowiły element weryfikacji hipotezy o przydatności wybranych rozwiązań warstw dla zastosowań w elastycznych ogniwach słonecznych.

Inne prowadzone prace badawcze:

  • Prace badawcze prowadzone we współpracy z INL INSA Lyon mające na celu poprawę wydajności ogniw fotowoltaicznych poprzez zastosowanie cienkich warstw zawierających nanocząstki ZnO w roli konwerterów energii typu „down converters”. Dzięki zastosowaniu tych warstw wysokoenergetyczne fotony (ultrafiolet) przekształcane są na fotony niskoenergetyczne (światło widzialne), będące wykorzystywane w sposób bardziej efektywny w konwersji fotowoltaicznej.
  • Pomiary i analiza parametrów modułów fotowoltaicznych różnych typów (krzemowych oraz wielozłączowych CIS) w rzeczywistych warunkach pracy.
  • Hybrydowe urządzenia OZE wykorzystujące ogniwa i moduły fotowoltaiczne (projektowanie, realizacja i badania testowe).

Publikacje:

Publikacje w czasopismach:

    1. M. Sibiński, K. Znajdek, Krzemowe ogniwa w instalacjach fotowoltaicznych, Czysta energia 4(92)/2009 s. 36-37, ISSN 1643-126X.
    2. K. Znajdek, M. Sibiński, Wpływ budowy krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych na ich podstawowe parametry elektryczne, Przegląd Elektrotechniczny R.85 NR 11/2009 s. 185-187, ISSN 0033-2097.
    3. M. Owczarek, K. Znajdek, Optymalizacja wielokryterialna odbiorników optycznych dla linii światłowodowych, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania 1/2010 s. 20-22, ISSN 0033-2089.
    4. K. Znajdek, M. Sibiński, Japońska innowacja - ogniwa fotowoltaiczne ze sferycznych kryształów Si w minireflektorach, Czysta energia 2(102)/2010 s. 20-21, ISSN 1643-126X.
    5. K. Znajdek, M. Sibiński, Z. Lisik, S. Walczak, Badanie wpływu temperatury na parametry elektryczne krzemowych ogniw fotowoltaicznych, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania 5/2010 s. 49-52, ISSN 0033-2089.
    6. K. Znajdek, M. Sibiński, Charakteryzacja elektryczna i temperaturowa elastycznych ogniw słonecznych wykonanych z mikrokulek krzemowych, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania 1/2011 s. 75-78, ISSN 0033-2089.
    7. M. Sibiński, M. Jakubowska, K. Znajdek, M. Słoma, B. Guzowski, Carbon nanotube transparent conductive layers for solar cells applications, Optica Applicata 2011(Vol.41), No. 2, s. 375-381 ISSN 0078-5466 (print), ISSN 1899-7015 (online)
    8. K. Znajdek, M. Sibiński, Ogniwa fotowoltaiczne różnych typów, Świat Szkła 9/2011 s. 48-51, ISSN 1426-5494
    9. K. Znajdek, S. Walczak, M. Sibiński, Analiza parametrów modułów PV różnych typów w warunkach rzeczywistych,  Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, 10/2011 s. 127-129, ISSN 0033-2089.
    10. M. Sibiński, K. Znajdek, S. Walczak, E. Raj, Z. Lisik, Flexible solar cells with carbon nanotubes, Sensing & Measurement, 17/11/2011, SPIE Newsroom, DOI: 10.1117/2.1201110.003890
    11. Ł. Adrian, M. Jabłońska, M. Janicki, A. Klimek, J. Pawlak, E. Tkacz, K. Znajdek, Dom 2020 – projekt ekologicznego i inteligentnego domu energooszczędnego, Instal – Teoria i Praktyka w Instalacjach, nr 2(326) 2012, s. 37-40, ISSN 1640-8160
    12. K. Znajdek, M. Sibiński, Hybrid solution for photovoltaic and photothermal conversion, Renewable Energy & Power Quality Journal, No. 10, 25th April 2012 ISSN 2172-038X
    13. M. Sibiński, K. Znajdek, S. Walczak, M. Słoma, M. Górski, A. Cenian Comparison of ZnO:Al, ITO and carbon nanotube transparent conductive layers in flexible solar cells applications, Materials Science and Engineering: B, Apr 2012, doi:10.1016/j.mseb.2012.03.037
    14. M. Sibiński, K. Znajdek, M. Górski, Wykorzystanie ZnO w charakterze warstw TCL ogniw słonecznych nowej generacji, Postępy w Elektrotechnologii, Prace Instytutu Elektrotechniki, zeszyt 259, 2012, s. 33-34, ISSN: 0032-6216.
    15. S. Walczak, K. Znajdek, M. Sibiński, Badanie możliwości zastosowań elastycznych ogniw fotowoltaicznych w tekstronice, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania, 9/2012 s. 88-90, ISSN: 0033-2089.
    16. K. Znajdek, M. Sibiński, Practical realization of a hybrid solution for photovoltaic and photothermal conversion, Journal of Energy and Power Engineering Vol. 7, No 2, 02/2013, s. 283-289, ISSN: 1934-8975 (print), 1934-8983 (online).
    17. A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Canut, B. Masenelli, J.-J. Delaunay, K. Znajdek, M. Sibiński, Investigation of luminescent properties of ZnO nanoparticles for their use as a down-shifting layer on solar cells, Phys. Status Solidi C, 1–7 (2013), 4/2013 / DOI 10.1002/pssc.201200950
    18. K. Znajdek, M. Sibiński, K. Tadaszak, W. Posadowski, Weryfikacja możliwości zastosowania cienkich warstw TiO2 w charakterze transparentnych pokryć przewodzących ogniw słonecznych różnych typów, Elektronika - Konstrukcje, Technologie, Zastosowania nr 5/2013, s. 24-26, ISSN: 0033-2089.
    19. M. Sibiński, K. Znajdek, M. Górski, Zastosowanie warstwy ZnO:Al w charakterze transparentnej elektrody emiterowej w ogniwach słonecznych, Przegląd Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, R. 89 NR 7/2013, s. 300-303.
    20. K. Znajdek, M. Sibiński, Investigation of ITO layers for application as transparent contacts in flexible photovoltaic cell structures, Proc. SPIE 8902, Electron Technology Conference 2013, 89022J (25/07/2013); doi:10.1117/12.2031173.

      Rozdziały w monografiach:

      1. M. Sibiński, K. Znajdek, Innovative Elastic Thin-Film Solar Cell Structures, Solar Cells - Thin-Film Technologies, InTech, 11/2011 s. 253-274, ISBN 978-953-307-570-9.
      2. Ł. Adrian, M. Jabłońska, M. Janicki, A. Klimek, J. Pawlak, E. Tkacz, K. Znajdek, Dom 2020 – Projekt Niezależnego Energetycznie, Inteligentnego Domu Pasywnego, Inwestowanie w Energetykę Odnawialną, Polska Akademia Nauk, Oddział w Łodzi, Komisja Ochrony Środowiska, s. 102-116, ISBN 978-83-86492-61-9
      3. K. Znajdek, Hybrydowy system solarny i fotowoltaika, Dom 2020. Propozycje rozwiązań energooszczędnych wykorzystujących odnawialne źródła energii i inteligentne systemy zarządzania na przykładzie budynku jednorodzinnego, s. 59-69 (złożone do druku) 2012.
      4. K. Znajdek, Pozyskiwanie energii elektrycznej i cieplnej ze Słońca, Osiedle 2020. Koncepcja proekologicznego budownictwa energooszczędnego w ujęciu zintegrowanego procesu projektowego, uwzględniająca innowacyjne rozwiązania pozyskiwania energii ze źródeł odnawialnych, s. 136-173 (złożone do druku) 2012.

      Publikacje konferencyjne:

      1. K. Znajdek, M. Sibiński, Wpływ budowy krystalicznych krzemowych ogniw słonecznych na ich podstawowe parametry elektryczne, VIII Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2009, Darłówko Wschodnie VI 2009, ISBN 978-83-918622-7-8.
      2. M. Owczarek, K. Znajdek, Optymalizacja wielokryterialna odbiorników optycznych dla linii światłowodowych, VIII Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2009, Darłówko Wschodnie VI 2009, ISBN: 978-83-918622-7-8.
      3. K. Znajdek, M. Sibiński, Verification of silicon solar cells production technology influence on obtained electrical parameters, VIII International Conference Microtechnology and Thermal Problems in Electronics MICROTHERM 2009, Łódź VI 2009, s. 328 - 334.
      4. K. Znajdek, M. Sibiński, Z. Lisik, S. Bielska, Badanie wpływu temperatury na parametry elektryczne krzemowych ogniw fotowoltaicznych, I Krajowa Konferencja Fotowoltaiki 2009, Krynica Zdrój X 2009.
      5. K. Znajdek, M. Sibiński, Temperature coefficients comparison of thin film multicrystalline Si and flexible spherical Si solar cells - laboratory researches, International Photovoltaic Technical Conference – Thin Film 2010, France, Aix-en-Prevence V 2010, Characterization and reliability part 2.
      6. K. Znajdek, M. Sibiński, Charakteryzacja elektryczna i temperaturowa elastycznych ogniw słonecznych wykonanych z mikrokulek krzemowych, IX Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2010, Darłówko Wschodnie VI 2010, ISBN 978-83-918622-8-5.
      7. M. Sibiński, M. Jakubowska, K. Znajdek, M. Słoma, B. Guzowski, Carbon nanotube transparent conductive layers for solar cells applications, ELTE-IMAPS-CPMT 2010, Wrocław IX 2010, ISBN 978-83-917701-8-4.
      8. K. Znajdek, Review of simulation models suitability for characterization of actual Si PV cells, XII International PhD Workshop OWD 2010, Wisła X 2010, s. 423-425, ISBN 83-922242-7-2.
      9. M. Sibiński, M. Jakubowska, M. Słoma, Z. Lisik, K. Znajdek, S. Walczak, Badania eksploatacyjne elastycznych warstw przewodzących CNT do zastosowań w fotowoltaice, II Krajowa Konferencja Fotowoltaiki 2011, Krynica Zdrój V 2011, s. 121-125.
      10. K. Znajdek, S. Walczak, M. Sibiński Analiza parametrów modułów PV różnych typów w warunkach rzeczywistych, X Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2011, Darłówko Wschodnie, VI 2011, ISBN 978-83-918622-9-2.
      11. M. Sibiński, K. Znajdek, S. Walczak, Z. Lisik, M. Słoma, M. Górski, A. Cenian Comparison of ZnO, ITO and carbon nanotube transparent conductive layers in flexible solar cells applications, IX International Conference Microtechnology and Thermal Problems in Electronics MICROTHERM 2011, Łódź, materiały konferencyjne, VI 2011, ISBN 978-83-932197-0-4.
      12. K. Znajdek, Thermo-electrical solar hybrid system, XIII International PhD Workshop OWD 2011, X 2011, Wisła, conference proceedings, s. 149-152, ISBN 83-922242-8-0.
      13. Ł. Adrian, M. Jabłońska, M. Janicki, A. Klimek, J. Pawlak, E. Tkacz, K. Znajdek, DOM 2020 – projekt niezależnego energetycznie, inteligentnego domu energooszczędnego, Dolnośląski Dom Energooszczędny, XI 2011, Wrocław, ISBN 978-83-7493-642-2.
      14. K. Znajdek, M. Sibiński, Hybrid solution for photovoltaic and photothermal conversion, conference proceedings: X International Conference on Renewable Energies and Power Quality ICREPQ’12, III 2012 Santiago de Compostela, Hiszpania.
      15. K. Znajdek, M. Sibiński, S. Walczak, M. Słoma, Ageing durability of flexible screen-printed CNT layers for PV applications, Opto Meeting for Young Researchers & 7th International SPIE Students Chapter Meeting Gliwice, V 2012.
      16. Y. Zhu, A. Apostoluk, B. Masenelli, D. Hapiuk, B. Canut, J.-J. Delaunay, M. Sibiński, K. Znajdek, Z. Lisik, ZnO nanoparticles applied as down-shifters in solar cells, Conference Proceedings of 3rd ZnO French national workshop - From the material synthesis to devices, 5-6 VI 2012, Paris, France
      17. S. Walczak, K. Znajdek, M. Sibiński, Badanie możliwości zastosowań elastycznych ogniw fotowoltaicznych w tekstronice, XI Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2012, Darłówko Wschodnie, VI 2012.
      18. A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Masenelli, D. Hapiuk, B. Canut, A. Focsa, J.-J. Delaunay, M. Sibiński, K. Znajdek, Z. Lisik, ZnO nanoparticles for solar cell applications, Conference Proceedings of the European Workshop on the Transparent Conductive Materials (TCMs) - NanoTCMs Workshop, 14-15 VI 2012, Grenoble, France.
      19. K. Znajdek, M. Sibiński, Research achievements of the DSOD Lodz in the field of photovoltaics, European Photovoltaics Summer School, Kraków 4-7 VII 2012.
      20. A. Apostoluk, B. Masenelli, D.  Hapiuk, B. Canut, Y. Zhu, J.-J. Delaunay, M. Sibinski, K. Znajdek, Z. Lisik, Optical and electrical properties of ZnO nanoparticles fabricated by advanced physical methods, Conference Proceedings of  the 7th International Workshop on Zinc Oxide and Related Materials (IwZnO 2012), 11-14 IX 2012, Nice, France.
      21. M. Sibiński, K. Znajdek, M. Górski, Wykorzystanie ZnO w charakterze warstw TCL ogniw słonecznych nowej generacji, VII Konferencja Naukowa Postępy w Elektrotechnologii, 19-21 IX 2012, Jamrozowa Polana.
      22. A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Masenelli, B. Canut, A. Focsa, J.-J. Delaunay, M. Sibiński, K. Znajdek, Z. Lisik, ZnO nanoparticles for light down-shifting in photovoltaic devices, Conference Proceedings of the NACRE workshop (Nanocristaux dans des diélectriques pour l’électronique et pour l’optique – Nanocrystals in the dielectrics for electronics and optics), 8-10 X 2012, Toulouse, France.
      23. Znajdek, Practical verification of ITO as a transparent emitter electrode for flexible photovoltaic structures, Conference Proceedings of XIV International PhD Workshop OWD 2012, s. 176-181,  Wisła, 20–23 X 2012, ISBN: 978-83-935427-0-3.
      24. A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Masenelli, B. Canut, A. Focsa, J.-J. Delaunay, M. Sibiński, K. Znajdek,  ZnO nanoparticles for light down-shifting in photovoltaic devices, Workshop on recent development on Photovoltaic: Nanoparticles and Plasmonic of the Groupement de Recherche (GDR) NACRE - Nanocristaux dans des diélectriques pour l’électronique et pour l’optique, (Cabourg, France, 3rd - 5th April 2013).
      25. K. Znajdek, M. Sibiński, Badanie warstw ITO pod kątem zastosowań w charakterze transparentnych elektrod w strukturach elastycznych ogniw fotowoltaicznych, materiały konferencyjne, XI Konferencja Naukowa ELTE’2013, s. 439-440, Ryn, 16-20 IV 2013.
      26. K. Znajdek, M. Sibiński, A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Masenelli, Warstwy nanocząstek ZnO do zastosowań w ogniwach fotowoltaicznych, materiały konferencyjne, XI Konferencja Naukowa ELTE’2013, s. 443-444, Ryn, 16-20 IV 2013.
      27. K. Znajdek, M. Sibiński, K. Tadaszak, W. Posadowski, Weryfikacja możliwości zastosowania cienkich warstw TiO2 w charakterze transparentnych pokryć przewodzących ogniw słonecznych różnych typów, materiały konferencyjne, XII Krajowa Konferencja Elektroniki KKE 2013, Darłówko Wschodnie, 10-13 VI 2013.
      28. K. Znajdek, M. Sibiński, M. Jakubowska, M. Słoma, M. Górski, K. Tadaszak, Experimental Evaluation of ITO, AZO, TiO2 and CNT Compounds as Transparent Conductive Layers for Flexible PV Structures, materiały konferencyjne, 39th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, 16-21 VI 2013, Tampa, Florida.
      29. A. Apostoluk, Y. Zhu, B. Masenelli, J.-J. Delaunay, M. Sibiński, K. Znajdek, A. Focsa,  Improvement of silicon solar cell quantum efficiency by ZnO nanoparticles down shifting effect, materiały konferencyjne, Microtechnology and Thermal Problems in Electronics MICROTHERM 2013, 25-28 VI 2013 Lodz, Poland
      30. K. Znajdek, M. Górski, M. Sibiński, Perspectives of ZnO:Al layers deposited by PLD method as transparent emitter electrodes for flexible solar cells, materiały konferencyjne, Microtechnology and Thermal Problems in Electronics MICROTHERM 2013, 25-28 VI 2013 Lodz, Poland.

        Osiągnięcia:

        Zgłoszenia patentowe:

        • K. Znajdek, M. Sibiński, Zgłoszenie patentowe nr P.398547 z dnia 21.03.2012, Hybrydowy system solarny.
        • Ł. Adrian, E. Tkacz, K. Znajdek, A. Klimek, M. Janicki, M. Jabłońska, P. Popławski, J. Pawlak, P. Klonowicz, Zgłoszenie patentowe nr P.398548 z dnia 21.03.2012, Koncepcja instalacji grzewczej i chłodniczej w trigeneracji z produkcją energii elektrycznej z OZE w systemie rozproszonym dla mikrosieci zespołu budynków jednorodzinnych.

        Nagrody, wyróżnienia, stypendia:

        • Najlepsza praca w konkursie „Młodzi pracownicy nauki” w grupie tematycznej: Optoelektronika – wyróżnienie przyznane przez Komitet Naukowy VIII Krajowej Konferencji Elektroniki, 06/2009.
        • Najlepsza praca wyróżniona przez Komitet Naukowy Konferencji „Dolnośląski Dom Energooszczędny”, 11/2011.
        • Stypendium dla doktoranta w ramach projektu „Innowacyjna dydaktyka bez ograniczeń - zintegrowany rozwój Politechniki Łódzkiej …” przyznane na okres 12/2009 – 11/2010.
        • Stypendium za wyniki w nauce dla 15% najlepszych doktorantów Wydziału Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki, przyznane na rok akademicki 2009/2010 oraz 2010/2011.
        • Stypendium programu „Bioenergia dla regionu – Zintegrowany Program Rozwoju Doktorantów”, przyznane na okres 02/2011 – 01/2012.
        • Laureat I edycji Konkursu Dziekana Wydziału Elektrotechniki, Elektronik, Informatyki i Automatyki na finansowanie działalności polegającej na prowadzeniu badań naukowych lub prac rozwojowych oraz zadań z nimi związanych służących rozwojowi młodych naukowców oraz uczestników studiów doktoranckich, 09/2011.
        • Stypendium rektora Politechniki Łódzkiej dla najlepszych doktorantów przyznane na semestr zimowy i letni roku akademickiego 2011/2012.

        Udział w projektach badawczych

        1. POLONIUM: Nowe rozwiązania konwerterów energii dla ogniw słonecznych (ang. New solutions for solar cells down converters)
        − okres: 01/2012 – 12/2013;
        − finansowany przez MNiSW;
        – charakter udziału: wykonawca.

        2. OPUS: Transparentna elektroda emiterowa do aplikacji fotowoltaicznych,
        wykonana na bazie nanorurek węglowych (ang. Transparent emitter electrode for photovoltaic applications, based on carbon nanotubes):
        − okres: 01/2012 – 12/2013;
        − finansowany przez NCN;
        – charakter udziału: wykonawca.

        3. PRELUDIUM: Wytwarzanie warstw elastycznych ogniw fotowoltaicznych na bazie tellurku kadmu (ang. Flexible layers of cadmium telluride based photovoltaic cells):
        − okres: 09/2012 – 02/2014;
        − finansowany przez NCN;
        − charakter udziału: kierownik projektu.

        Możliwości współpracy z przemysłem:

        Obecny rozwój fotowoltaiki (PV) związany jest głównie z pracami prowadzącymi do otrzymania tanich modułów PV, mogących konkurować bezpośrednio ceną produkowanej energii z energią ze źródeł konwencjonalnych. Wymaga to opracowania skutecznych, łatwych do implementacji technologii zapewniających jednocześnie stosunkowo wysokie sprawności otrzymywanych przyrządów. Z drugiej strony dla upowszechnienia fotowoltaiki kluczowe znaczenie ma niezawodność i długi czas życia ogniw umożliwiający uzyskanie okresu eksploatacji wystarczającego do odniesienia korzyści ekonomicznej z przeprowadzonej inwestycji. Jednocześnie poprzez wprowadzenie nowatorskich rozwiązań, takich jak cienkowarstwowe, elastyczne ogniwa i moduły fotowoltaiczne, czy też moduły zintegrowane ze strukturą tkaniny bądź materiałem budowlanym, znacząco poszerza się pole implementacji ogniw słonecznych. Prowadzone prace dotyczą bezpośrednio wszystkich tych problemów i mają duże znaczenie zarówno ze względu na walory poznawcze, naukowe i techniczne jak i możliwości rozwoju technologii a także, duże potencjalne szanse na wdrożenie i zastosowanie przemysłowe. Elastyczne ogniwa fotowoltaiczne wytwarzane w taniej technologii mają ogromny potencjał aplikacyjny. Dzięki możliwości integracji z powierzchnią o dowolnym kształcie przy jednoczesnej bardzo niskiej wadze własnej, mogą być stosowane praktycznie wszędzie gdzie jest dostęp do energii słonecznej (np. namiot, altana, parasol przeciwsłoneczny, plecak itp.).