ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ. Φασματοσκοπικός Χαρακτηρισμός Φωτοηλεκτροχημικών Ηλιακών Κυψελίδων ΘΩΜΑΣ Θ. ΣΤΕΡΓΙΟΠΟΥΛΟΣ

Μέγεθος: px
Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ. Φασματοσκοπικός Χαρακτηρισμός Φωτοηλεκτροχημικών Ηλιακών Κυψελίδων ΘΩΜΑΣ Θ. ΣΤΕΡΓΙΟΠΟΥΛΟΣ"

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Φασματοσκοπικός Χαρακτηρισμός Φωτοηλεκτροχημικών Ηλιακών Κυψελίδων ΘΩΜΑΣ Θ. ΣΤΕΡΓΙΟΠΟΥΛΟΣ ΧΗΜΙΚΟΣ ΠΑΤΡΑ, 2006

2 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΓΕΝΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Τριμελής Συμβουλευτική Επιτροπή Π. Λιανός, καθηγητής Π. Πατρών (επιβλέπων) K. Πολίτης, καθηγητής Π. Πατρών Π. Φαλάρας, Διευθυντής Ερευνών ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος» Επταμελής Εξεταστική Επιτροπή Π. Λιανός, καθηγητής Π. Πατρών K. Πολίτης, καθηγητής Π. Πατρών Ι. Καλλίτσης, καθηγητής Π. Πατρών Σ. Περλεπές, καθηγητής Π. Πατρών K. Ράπτης, αναπλ. καθηγητής Ε.Μ.Π. Γ. Μπόκιας, επικ. καθηγητής Π. Πατρών Δ. Κονταρίδης, λέκτορας Π. Πατρών... Το πειραματικό μέρος της διατριβής εκπονήθηκε στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του «ΕΚΕΦΕ» Δημόκριτος υπό την επίβλεψη του Δρ. Π. Φαλάρα. 2

3 Η επιστημονική μελέτη δεν είναι τίποτα περισσότερο από επεξεργασία όσων σκεφτόμαστε καθημερινά... (Α. Einstein) στους δικούς μου. 3

4 ...Αντί Προλόγου Η παρούσα διδακτορική διατριβή εκπονήθηκε στο εργαστήριο «Φωτο-οξειδοαναγωγικής μετατροπής και αποθήκευσης της ηλιακής ενέργειας» του Ινστιτούτου Φυσικοχημείας του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. «Δημόκριτος» και άρχισε τον Οκτώβριο του 2000 *. Ένα πολύ σημαντικό κομμάτι της πραγματοποιήθηκε επίσης στο εργαστήριο «Laboratoire des Interfaces et Systèmes Electrochimiques του Πανεπιστημίου «Pierre et Marie Curie (CNRS) στο Παρίσι (συνολική διάρκεια 1 χρόνου). Το επιστημονικό υπόβαθρο της διατριβής είναι πολυσύνθετο και ιδιαίτερα πολύπλοκο, αφού καλύπτει πολλούς θεμελιώδεις τομείς της φυσικής και της φυσικοχημείας γενικότερα: φυσική και χημεία στερεάς κατάστασης, οπτική, ηλεκτροχημεία, φωτοφυσική και φωτοχημεία, ανόργανη και μεταλλο-οργανική χημεία. Πέραν των βασικών γνώσεων που πρέπει να έχει κάποιος στα παραπάνω αντικείμενα, απαιτείται και σπουδή σε ειδικότερα πεδία όπως η φυσική των φωτοβολταϊκών επαφών καθώς και η χημεία-τεχνολογία ημιαγωγών και πολυμερών. To μεγαλύτερο μέρος των πληροφοριών συλλέγεται μέσω θεμελιακών οπτικών μεθόδων ανάλυσης και πιο συγκεκριμένα μέσω φασματοσκοπικών μεθόδων, μετρώντας δηλαδή την ισχύ της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που πηγάζει από την ύλη κατά την αλληλεπίδρασή της με αυτήν. Η επιλογή του θέματος της διδακτορικής διατριβής συντάσσεται στο γενικότερο πλαίσιο της ερευνητικής κοινότητας να βρει λύσεις ώστε να χρησιμοποιηθούν οι ανανεώσιμες ενέργειες ως κύριες εναλλακτικές πηγές οικονομικής, αποδοτικής, ασφαλούς και φιλικής προς το περιβάλλον ενέργειας. Η φωτοβολταϊκή ενέργεια ιδιαίτερα αποτελεί ίσως την περισσότερο υποσχόμενη λύση στη διαχείριση ενεργειακών πόρων μιας και αυτή προέρχεται από μια φυσική πηγή σε πρακτικά ανεξάντλητες ποσότητες, δηλαδή τον Ήλιο. Σε πρακτικό επίπεδο, ο απλός * * Με «διάλειμμα» ενός χρόνου λόγω ανειλημμένων στρατιωτικών υποχρεώσεων (Μάϊος ). 4

5 κόσμος πιστεύει στα φωτοβολταϊκά περισσότερο από κάθε άλλη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Η μελέτη και ανάπτυξη νέων φωτοβολταϊκών συστημάτων, όπως είναι η φωτοηλεκτροχημική ηλιακή κυψελίδα, αποτελεί μια προσπάθεια εξεύρεσης εναλλακτικών λύσεων σε σχέση με τα κλασσικά στοιχεία που βρίσκονται εδώ και χρόνια στην αγορά. Η αξιοποίηση των πληροφοριών που αποκτώνται σε πρωτογενές ερευνητικό επίπεδο θα χρησιμοποιηθεί ώστε να θεμελιωθούν πιθανές μελλοντικές εφαρμογές σε βιομηχανική κλίμακα. Θωμάς Θ. Στεργιόπουλος Αθήνα, Οκτώβριος 2005 Σύμφωνα με στατιστική μελέτη του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (πριν την πρόσφατη κρίση των τιμών του πετρελαίου μάλιστα) η ηλιακή ενέργεια προτιμάται από τον άνθρωπο σε σχέση με την αιολική ενέργεια και το υδρογόνο (Συνέδριο Τεχνολογιών Υδρογόνου-ΕΚΕΤΑ, Θεσσαλονίκη 20/10/05). 5

6 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Αναγνώριση προσφοράς και ευχαριστίες εκφράζονται προς όλους όσους συνέβαλαν στην πραγματοποίηση της διατριβής αυτής, και ειδικότερα στους: Δρ. Π. Φαλάρα (επιστημονικό υπεύθυνο της διδακτορικής διατριβής)- Διευθυντή Ερευνών στο Ινστιτούτο Φυσικοχημείας του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος... για τη συνεχή επιστημονική καθοδήγηση και οικονομική υποστήριξη κατά τη διάρκεια της διατριβής Καθ. Π. Λιανό (επιβλέπoντα καθηγητή του διδακτορικού)-πανεπιστήμιο Πατρών... για τη συμβολή του στην πορεία εξέλιξης και ολοκλήρωσης της διατριβής Καθ. K. Πολίτη (μέλος 3μελούς επιτροπής)- Πανεπιστήμιο Πατρών... για την ακαδημαϊκή υποστήριξη της διατριβής Όλα τα μέλη της επταμελούς επιτροπής... για τις εύστοχες παρατηρήσεις τους που συνέβαλαν στη διαμόρφωση του τελικού κειμένου Δρ. Η. Cachet (διευθυντή ερευνών «Laboratoire des Systèmes et Interfaces Electrochimiques» (LISE)/Université Pierre et Marie Curie (Παρίσι)... για την βοήθειά του να χρησιμοποιήσω και να 6

7 κατανοήσω προχωρημένες μεταβατικές τεχνικές φωτο-ηλεκτροχημείας Δρ. A. Hugοt-Le Goff (δ/ντρια ερευνών «LISE»)... φιλοξενία στο εργαστήριο για την βοήθειά της να κατανοήσω τις αρχές της φασματοσκοπίας micro- Raman Δρ. M. C. Bernard (τεχνικός εργαστηρίου «LISE»)... για τη βοήθειά της να χρησιμοποιήσω το τριπλό φασματόμετρο Raman S. Borensztajn (τεχνικό εργαστηρίου LISE )... για την καταγραφή εικόνων SEM Δρ. Folscher (τεχνικό εργαστηρίου «LISE»).. για την παρασκευή αγώγιμου γυαλιού και την εναπόθεση πλατίνας (sputtering) Καθ. I. Lukes και Δρ. Μ. Kalbac (Πανεπιστήμιο Charles/Τμήμα Χημείας στην Πράγα)... για τη σύνθεση χρωστικής Ru1 Δρ. Κ. Χρύσσου (Γενικό Χημείο του Κράτους)... για τη σύνθεση χρωστικών (Ru-bdmpp) Δρ. Α. Ξαγά... για τη σύνθεση χρωστικής RuPPh 3 Δρ. Α. Κόντο (Λέκτορα 407 στο Σ.Ε.Μ.Φ.Ε.- Ε.Μ.Π.)... για τη μαθηματική επεξεργασία φασμάτων Raman 7

8 Δρ. Α. Φιλιππόπουλο (Ερευνητή Δ στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος)... για την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό των χρωστικών Δρ. Η. Σταθάτο (Ε.Τ.Ε.Π. - Πανεπιστήμιο Πατρών)... για την παρασκευή υμενίων πλατίνας Δρ. Κ. Παπαδοκωστάκη (Ερευνήτρια Γ στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος)... για τις μετρήσεις DSC Δρ. Α.Μπουρλίνο... για την καταγραφή φασμάτων XRD Δρ. Ι. Αραμπατζή... για τη λήψη εικόνων AFMσυγγραφή πολλών κοινών εργασιών Γ. Κατσάρο... για τη βοήθειά του στην παρασκευή του σύνθετου στερεού ηλεκτρολύτη Δρ. Ι. Νικοκάβουρα (Πρ. Πρόεδρο του Ινστιτούτου Φυσικοχημείας- ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος) και Καθ. Α. Καλοκαιρινό (Τμήμα Αναλυτικής Χημείας στο Πανεπιστήμιο Αθηνών)... για τη συνδρομή τους στο να ξεκινήσω αυτή τη διατριβή στο Δημόκριτο Διοίκηση του Κέντρου ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος.. για την απαραίτητη υλικοτεχνική υποδομή και αναλώσιμα Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας (Γ.Γ.Ε.Τ.)... για την οικονομική χορηγία μέσω προγραμμάτων (ΕΠΕΤ ΙΙ, Πλάτων και Ελληνο- Γερμανική) 8

9 Γαλλική Kυβέρνηση (Service Culturel de l Ambassade de France en Grece)... για την χορήγηση υποτροφίας για 4 μήνες CIES-CNRS: Εργαστήριο «LISE»-Παρίσι- Γαλλία... για τη χορήγηση υποτροφίας για 5 μήνες Δρ. Φ. Λέζου... για τη φιλοξενία στο εργαστήριο Όλα τα μέλη και το προσωπικό του εργαστηρίου (Ε. Χατζηβασίλογλου, Π. Κακάτσου, A. Κοντό και Δ. Τσούκλερη)... για την εξέλιξη του διδακτορικού και τη συνέχεια της πειραματικής εργασίας Μ. Κωνσταντάκου. για τη διαρκή υποστήριξη στο δύσκολο δρόμο της συγγραφής της διατριβής 9

10 Πίνακας Περιεχομένων Σελίδα Σελίδα επιτροπών i Πρόλογος.. v Ευχαριστίες.. vii Πίνακας περιεχομένων.. xi Θεωρητικό Μέρος Κεφάλαιο 1 ο Ευαισθητοποιημένες φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες Εισαγωγή: Φωτοβολταϊκά κύτταρα και φωτοηλεκτροχημικές διατάξεις Από τη φωτογραφία στην πρώτη ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα Από την πρώτη ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα στην κυψελίδα Grätzel Η πρώτη ενσάρκωση μιας φωτοευαισθητοποιημένης ηλιακής κυψελίδας στο εργαστήριο Μηχανισμός λειτουργίας μιας φωτοευαισθητοποιημένης ηλιακής κυψελίδας Φωτοηλεκτροχημική συμπεριφορά των κυψελίδων Grätzel σε σχέση με τα συμβατικά φωτοβολταϊκά κελλιά και τις κλασσικές φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες Η σημασία της μορφολογίας (πορώδες και νανοκρυσταλλικότητα) ενός υμενίου Βασικές ηλεκτρονιακές διεργασίες σε μια ευαισθητοποιημένη κυψελίδα: έγχυση, διαχωρισμός φορτίων, επανασυνδέσεις, μεταφορά και συλλογή στην πίσω επαφή Δυναμική της ετερογενούς ηλεκτρονιακής έγχυσης Πώς επιτυγχάνεται ο αρχικός διαχωρισμός του διεγειρομένου ζεύγους ηλεκτρονίου-οπής «Χημική» διάχυση των ηλεκτρονίων μέσα σε ένα πολύπλοκο νανοκρυσταλλικό υμένιο Τελικός διαχωρισμός των ηλεκτρονίων από τα ιόντα και συλλογή τους στο αγώγιμο υπόστρωμα Τα βασικά συστατικά μιας φωτοηλεκτροχημικής κυψελίδας: χρωστική, ημιαγωγός και ηλεκτρολύτης O ευαισθητοποιητής: επιλογή της κατάλληλης χρωστικής από ένα πλήθος σύμπλοκων ενώσεων

11 1.9.2 Eπιλογή του ημιαγωγού από διάφορα μεταλλικά οξείδια και παρασκευή του λεπτού υμενίου O ηλεκτρολύτης και το οξειδοαναγωγικό ζεύγος Σκοπός της διατριβής Βιβλιογραφικές αναφορές Πειραματικό Μέρος Κεφάλαιο 2 ο Πειραματικές μέθοδοι-υλικά Υλικά Συνθετικές πορείες Παρασκευή λεπτών υμενίων TiO 2 από κολλοειδές αιώρημα σκόνης Παρασκευές λεπτών υμενίων SnO Παρασκευή σύνθετου πολυμερικού ηλεκτρολύτη Επιφανειακή τροποποίηση των υμενίων με διάφορες χρωστικές Παρασκευή κυψελίδων με στερεό ή υγρό ηλεκτρολύτη Διάταξη κυψελίδας τριών ηλεκτροδίων για τις μετρήσεις Φωτοηλεκτροχημικής Φασματοσκοπίας micro-raman Τεχνικές χαρακτηρισμού - Οργανολογία Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (AFM) Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης (SEM) Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) Φασματοσκοπία Ορατού-Υπεριώδους-εγγύς Υπερύθρου (UV-VisnIR) Φασματοσκοπία Υπερύθρου (IR) Φασματοσκοπία micro-raman Mέτρηση Ι-V χαρακτηριστικών με τη χρήση διάταξης μεταβλητού φορτίου Mέτρηση Ι-V χαρακτηριστικών με βολταμετρία γραμμικής σάρωσης Mέτρηση μονοχρωματικής κβαντικής απόδοσης (IPCE) Βιβλιογραφικές αναφορές Αποτελέσματα Συζήτηση Κεφάλαιο 3 ο Χαρακτηρισμός σύνθετου πολυμερικού ηλεκτρολύτη. Εφαρμογή στην κατασκευή στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων - Αποδόσεις Εισαγωγή

12 3.2 Περιγραφή της μεθόδου Χαρακτηρισμός του σύνθετου στερεού ηλεκτρολύτη με φασματοσκοπία Raman Χαρακτηρισμός σύνθετου στερεού ηλεκτρολύτη με Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) Χαρακτηρισμός σύνθετου στερεού ηλεκτρολύτη με Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC) Χαρακτηρισμός σύνθετου στερεού ηλεκτρολύτη με Μικροσκοπία Ατομικών 98 Δυνάμεων (AFM) Εξωτερική κβαντική απόδοση των αναγεννητικών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Χαρακτηριστικές καμπύλες I-V και υπολογισμός ολικής απόδοσης των στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Ρεύμα σκότους-επίδραση εσωτερικών αντιστάσεων Επίδραση της ισχύος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στην απόδοση στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων Επίδραση του υλικού πληρώσεως. Xαρακτηριστικές I-V καμπύλες με SnO 2, Al 2 O 3 και ΜgΟ Πώς κινούνται τα ιόντα διαμέσου των πολυμερικών αλυσίδων. Ο ρόλος του υλικού πληρώσεως Βιβλιογραφικές αναφορές Κεφάλαιο 4 ο - Επίδραση της φύσης του ημιαγωγού (SnO2 και TiO2) στις φωτοβολταϊκές ιδιότητες στερεών νανοκρυσταλλικών κυψελίδων Εισαγωγή Βιβλιογραφικό υπόβαθρο Περιγραφή της μεθόδου Χαρακτηρισμός υμενίων SnO 2 -σύγκριση με TiO Χαρακτηρισμός υμενίων με Περίθλαση Ακτίνων Χ (XRD) Χαρακτηρισμός υμενίων με φασματοσκοπία Raman Χαρακτηρισμός υμενίων μέσω της Μικροσκοπίας Ηλεκτρονικής Σάρωσης (SEM) Χαρακτηρισμός υμενίων με μικροσκοπία AFM Οπτικές ιδιότητες των υμενίων SnO 2 και TiO 2 ευαισθητοποιημένων με τη χρωστική N Εξωτερική κβαντική απόδοση των αναγεννητικών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Χαρακτηριστικές καμπύλες I-V και υπολογισμός ολικής απόδοσης των στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών

13 4.8 Βιβλιογραφικές αναφορές Κεφάλαιο 5 ο - Ευαισθητοποίηση υμενίων SnO2 με τo κατιονικό σύμπλοκο [(4 -ιωδοφαίνυλo-2,2 :6,2 -τριπυριδίνη)(4 -φαινυλφωσφονικό-2,2 :6,2 - τριπυριδίνη)-ρουθήνιο(ιι)]-χλωρίδιο Εισαγωγή Περιγραφή της μεθόδου Χαρακτηρισμός της χρωστικής με φασματοσκοπία Raman Ιδιότητες απορρόφησης του διαλύματος της χρωστικής Ru1 καθώς και των ευαισθητοποιημένων υμενίων SnO Εξωτερική κβαντική απόδοση των αναγεννητικών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Χαρακτηριστικά διαγράμματα I-V και υπολογισμός ολικής απόδοσης των στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Βιβλιογραφικές αναφορές Κεφάλαιο 6 ο - Μελέτη δράσης ευαισθητοποιητών-συμπλόκων του ρουθηνίου με τριδοντικούς αζω-αρωματικούς υποκαταστάτες σε σύγκριση με την κλασσική χρωστική Ν3: Επίδραση της φύσης των υποκαταστατών στη φωτοβολταϊκή απόδοση στερεών νανοκρυσταλλικών κυψελίδων. Ρόλος της ισοθειοκυανομάδος NCS Εισαγωγή Γενική περιγραφή της συνθετικής πορείας Xαρακτηρισμός των χρωστικών με φασματοσκοπία FT-IR Χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία ορατού των χρωστικών RuCl και RuNCS σε σύγκριση με αυτές των αντίστοιχων ευαισθητοποιημένων υμενίων TiO Εξωτερική κβαντική απόδοση των αναγεννητικών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Κβαντική απόδοση μεταφοράς ηλεκτρονίων (APCE) Χαρακτηριστικά διαγράμματα I-V και υπολογισμός ολικής απόδοσης των στερεών φωτοηλεκτροχημικών κυψελιδών Eπίδραση της εφαρμοζόμενης τάσης-ρεύμα σκότους Φαινόμενα επανασύνδεσης Ενεργειακά διαγράμματα της διεπιφάνειας φωτοηλεκτροδίου-ηλεκτρολύτη για τις στερεές ευαισθητοποιημένες νανοκρυσταλλικές κυψελίδες Βιβλιογραφικές αναφορές

14 Κεφάλαιο 7 ο Φαινόμενο Συντονισμού Raman σε ηλεκτρόδια TiO2 ευαισθητοποιημένα με σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης Εισαγωγή Περιγραφή της μεθόδου Επίδραση του μήκους κύματος της διεγείρουσας ακτινοβολίας. Φαινόμενο Συντονισμού Raman σε σύμπλοκα μετάλλων μετάπτωσης Επιλογή συχνότητα διέγερσης ώστε να ενισχύεται το φαινόμενο Συντονισμού Raman. Δονητική συμπεριφορά μονοστρωμάτων χρωστικών χημειορροφημένων σε ηλεκτρόδια TiO Σύγκριση φασμάτων του ελεύθερου συμπλόκου με ευαισθητοποιημένα υμένια. Eνίσχυση φαινομένου Συντονισμού Raman Σύγκριση φασμάτων Raman ευαισθητοποιημένων υμενίων ex situ και ενσωματωμένων σε ηλεκτροχημικές κυψελίδες. Επίδραση της φύσης του ηλεκτρολύτη (υδατικός ή οργανικός) Επίδραση της τάσης πόλωσης της κυψελίδας στη δονητική συμπεριφορά των χρωστικών Χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία Raman κυψελίδων TiO 2 ευαισθητοποιημένων με το σύμπλοκα Ru1. Σύγκριση με τo σύμπλοκο Ru Χαρακτηρισμός με φασματοσκοπία Raman κυψελίδων TiO 2 ευαισθητοποιημένων με τα σύμπλοκα RuCl και RuNCS Βιβλιογραφικές αναφορές Κεφάλαιο 8 ο - Φωτοηλεκτροχημική φασματοσκοπία micro-raman Συντονισμού σε ηλεκτρόδια ευαισθητοποιημένης τιτάνιας σε επαφή με οξειδοαναγωγικούς ηλεκτρολύτες Εισαγωγή Ο ρόλος του οξειδοαναγωγικού ζεύγους-πιθανές αλληλεπιδράσεις του ηλεκτρολύτη μέσα σε μια κυψελίδα Περιγραφή της μεθόδου Φασματοσκοπία micro-raman σε υδατικούς ηλεκτρολύτες Xρήση οξειδοαναγωγικού ηλεκτρολύτη σε υδατικό σύστημα. Χρήση κυψελίδας τριών ηλεκτροδίων και εστίαση στην διεπιφάνεια ημιαγωγού/ηλεκτρολύτη Συνθήκες ανοιχτού κυκλώματος- Εμφάνιση νέων κορυφών που σχετίζονται με την παρουσία του οξειδοαναγωγικού ζεύγους Επίδραση της φύσης του ηλεκτρολύτη Επίδραση του είδους του ημιαγωγού και της φύσης του υποστρώματος

15 8.4.5 Συσχέτιση των νέων κορυφών με αλληλεπιδράσεις του οξειδοαναγωγικού ζεύγους και της χρωστικής Επίδραση της μοριακής δομής της χρωστικής Eξέταση μιας χρωστικής που δεν έχει πολυ-πυριδινικούς υποκαταστάτες Επίδραση της εξωτερικής εφαρμοζόμενης τάσης-δυναμική συμπεριφορά των νέων κορυφών Μελέτη φασμάτων Raman σε πραγματικές κυψελίδες (με oργανικό διαλύτη) Eπιβεβαίωση της παρουσίας των νέων κορυφών σε χαμηλούς κυματάριθμους Συσχέτιση της δυναμικής συμπεριφοράς των νέων κορυφών με το μηχανισμό λειτουργίας μιας κυψελίδας ευαισθητοποιημένου νανοκρυσταλλικού ημιαγωγού O ρόλος της χρωστικής στη δυναμική συμπεριφορά των δύο κορυφών Λήψη φασμάτων με διαφορετική εστίαση στο φωτοηλεκτρόδιο και την κάθοδο (πλατίνα) Σχετική θέση των δύο «σωματίων» στο φωτοηλεκτρόδιο Επίδραση της συγκέντρωσης ιωδίου Μελέτη σε κυψελίδα με στερεό πολυμερικό ηλεκτρολύτη. Επίδραση της φύσης του ηλεκτρολύτη (στερεός ή υγρός) Επίδραση της δημιουργίας των «σωματίων» χρωστικής-ιωδioύχων (D + I - ) στη φασματική περιοχή των πυριδινών Απόδοση της νέας κορυφής DI Βιβλιογραφικές αναφορές Κεφάλαιο 9 ο Γενικά Συμπεράσματα- Προοπτικές Ανάπτυξη σύνθετου στερεού πολυμερικού ηλεκτρολύτη Παρασκευή ημιαγώγιμων ηλεκτροδίων με βέλτιστες φωτοηλεκτροχημικές ιδιότητες. Σύγκριση επιφανειακών χαρακτηριστικών λεπτών υμενίων ΤiO 2 και SnO Μελέτη δράσης ευαισθητοποιητών-συμπλόκων του ρουθηνίου με τριδοντικούς αζω-αρωματικούς υποκαταστάτες Φωτοηλεκτροχημική Φασματοσκοπία micro-raman Συντονισμού Γενικές προοπτικές εξέλιξης-μελλοντικής έρευνας Βιβλιογραφικές Αναφορές 349 Περίληψη

16 ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 16

17 KΕΦΑΛΑΙΟ 1 Eυαισθητοποιημένες φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες 1.1 Εισαγωγή: Φωτοβολταϊκά κύτταρα και φωτοηλεκτροχημικές διατάξεις Από τότε που ο Γάλλος επιστήμονας Edmond Becquerel ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο [1], οι ερευνητές και οι μηχανικοί ασχολήθηκαν εντατικά με τη μελέτη της μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ή χημική. Το όνειρό τους ήταν να αντλήσουν την ενέργεια του ήλιου που υπάρχει ελεύθερα στο περιβάλλον και να τη μετασχηματίσουν σε πολύτιμους και «στρατηγικά» σημαντικούς πόρους, όπως είναι η ηλεκτρική ενέργεια, ή να τη χρησιμοποιήσουν για να δημιουργήσουν καύσιμα, όπως το υδρογόνο. Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο στηρίζεται στην αρχή ότι φωτόνια που προσπίπτουν επάνω σε έναν ημιαγωγό μπορούν να δημιουργήσουν ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Κατά την επαφή δύο υλικών με διαφορετικό πληθυσμό ελευθέρων ηλεκτρονίων, τα φορτία διαχωρίζονται με τη βοήθεια μιας σημαντικής διαφοράς ηλεκτρικού δυναμικού που αναπτύσσεται κατά μήκος της διεπιφάνειας. Σε αυτή την αρχή βασίστηκε η λειτουργία των φωτοβολταϊκών κυττάρων. Έως τώρα, η επιστήμη των ηλιακών κυψελίδων επικεντρώθηκε σε συστήματα των οποίων η επαφή είναι ανάμεσα σε ανόργανα στερεά, συνήθως κρυσταλλικού ή άμορφου πυριτίου, εκμεταλλευόμενη την εμπειρία της τεχνολογίας των ημιαγωγών αλλά και τη διαθεσιμότητα άφθονων πρώτων υλών. Η κυριαρχία τους στο χώρο των φωτοβολταϊκών εδώ και τρεις δεκαετίες αντιμετωπίζει σήμερα νέες τεχνολογικές προκλήσεις. Τελευταία, διαπιστώθηκε σημαντική στροφή στη χρήση σύνθετων ημιαγωγών με υψηλή απόδοση (κυρίως για αεροδιαστημικά συστήματα) καθώς και στην ανάπτυξη κυψελίδων, βασισμένων στην τεχνολογία των λεπτών υμενίων. 17

18 Οι ηλιακές κυψελίδες της τελευταίας κατηγορίας βασίζονται είτε σε ανόργανα οξείδια νανοκρυσταλλικής μορφολογίας είτε σε οργανικά υλικά με ανεπτυγμένες αγώγιμες ιδιότητες (είτε σε συνδυασμό αυτών), όπως π.χ. πολυμερικές μεμβράνες. Τα παραπάνω υλικά παρουσιάζουν σχετικά χαμηλό κόστος και ευκολία παρασκευής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εύκαμπτα υποστρώματα ώστε να μορφοποιούνται εύκολα και να προσαρμόζονται σε διαφορετικές οικιακές, αρχιτεκτονικές και διακοσμητικές εφαρμογές. Γενικότερα θα έλεγε κανείς ότι παρουσιάζουν πολλαπλά ελκυστικά στοιχεία όσον αφορά στην ευκολία της εισόδου τους στην αγορά. Η πρωτοφανής πρόοδος που συντελέστηκε τα τελευταία χρόνια στην παρασκευή και το χαρακτηρισμό αυτών των νέων φωτονικών υλικών διεύρυνε κατά πολύ τις ευκαιρίες ανάπτυξης αυτού του είδους ηλιακών κυψελίδων. Αντίθετα από τις δυσοίωνες προβλέψεις, αυτά τα φωτοβολταϊκά στοιχεία έδειξαν εντυπωσιακά υψηλές αποδόσεις, πλήρως ανταγωνιστικές με αυτές των συμβατικών κυττάρων. Μάλιστα, οικονομοτεχνικές μελέτες προβλέπουν ότι σύντομα (μέσα στα επόμενα 25 χρόνια) η τεχνολογία των κλασσικών φωτοβολταϊκών στερεάς μορφής (π.χ. κρυσταλλικού πυριτίου) θα αντικατασταθεί σταδιακά από συστήματα βασισμένα είτε στην τεχνολογία των λεπτών υμενίων είτε σε «καθαρά» φωτοηλεκτροχημικές διατάξεις, όπου ένας υγρός ηλεκτρολύτης αντικαθιστά την αγώγιμη φάση που συμβατικά βρίσκεται σε επαφή με τον ανόργανο ημιαγωγό [2]. Η ανάπτυξη ηλιακών κυψελίδων αυτού του νέου τύπου προωθείται σήμερα που ο άνθρωπος συνειδητοποίησε ότι οι εξελίξεις όσον αφορά τη βασική πηγή του ενέργειας, το πετρέλαιο, είναι δυσοίωνες * : η χρονίζουσα αστάθεια στη Μέση Ανατολή, οι εκρηκτικές πολιτικές εξελίξεις στη Νότια Αμερική, όσο και η γενικότερη βούληση κυβερνήσεων και πολυεθνικών που αποσκοπούν στη δεινή εκμετάλλευση των κοιτασμάτων του μαύρου χρυσού, έχουν διαμορφώσει τη διεθνή τιμή του αργού σε ύψη που * O βραβευμένος με Νόμπελ Χημείας το 1996 Καθ. R. Smalley σε πρόσφατο (3 Μαΐου 2003) Συνέδριο Ενέργειας και Νανοτεχνολογίας στο Houston, τοποθέτησε το ενεργειακό ζήτημα στην κορυφή της λίστας με τα προβλήματα που θα κληθεί να αντιμετωπίσει ο άνθρωπος στο κοντινό μέλλον. 18

19 απειλούν την ευστάθεια ολόκληρου του οικονομικού συστήματος. Το χειρότερο βέβαια είναι ότι σε λίγες δεκαετίες τα ήδη πενιχρά κοιτάσματα θα αφανιστούν, ιδίως αν αναλογιστεί κανείς ότι οι σύγχρονες κοινωνίες καταναλώνουν 320 δις κιλοβατώρες ενέργειας κάθε 24ωρο που περνά. Υπολογίζεται μάλιστα ότι τα επόμενα 50 χρόνια οι ανάγκες αυτές θα διπλασιαστούν [3]! Βέβαια μπορεί να αντιτείνει κάποιος ότι οι ενεργειακές ανάγκες δεν καλύπτονται αποκλειστικά από το πετρέλαιο. Υπάρχουν και άλλα ορυκτά καύσιμα όπως το φυσικό αέριο, το οποίο ωστόσο ενέχει δυσκολίες στη μεταφορά του. Επιπλέον ο πλανήτης διαθέτει πολύ μεγάλες ποσότητες άνθρακα και πίσσας, πρώτες ύλες που δηλητηριάζουν όμως τη γήινη ατμόσφαιρα και εντείνουν το φαινόμενο του θερμοκηπίου [4]. Έτσι, η εξόρυξή τους δημιουργεί σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα, ενώ η καύση τους εκλύει τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα. Η μοναδική λοιπόν λύση είναι να στραφούμε σε καθαρές και οικολογικές επιλογές, στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, η πιο ελπιδοφόρα εκ των οποίων φαίνεται να είναι η ηλιακή. Η συγκεκριμένη πηγή ενέργειας φαίνεται να είναι και η πιο σημαντική καθώς η τροφοδότηση της ενέργειας από τον ήλιο στη γη είναι γιγαντώδης: Joules/χρόνο, δηλαδή περίπου 10 4 φορές περισσότερο από την ενέργεια που καταναλώνει ολόκληρος ο παγκόσμιος πληθυσμός. Με άλλα λόγια, χρειάζεται να καλυφθεί μόνο το 0,1 % της γης από φωτοβολταϊκές διατάξεις με μέση απόδοση 10 % για να ικανοποιήσουμε πλήρως τις σημερινές μας ανάγκες [2]. Βέβαια, το εγχείρημα δεν είναι τόσο απλό όσο ακούγεται: παρά τη μεγάλη και έντονη ερευνητική δραστηριότητα οι ηλιακές κυψελίδες σήμερα δεν έχουν την ανάλογη ανταπόκριση στον τομέα της πρακτικής εφαρμογής κυρίως λόγω του γεγονότος ότι παρουσιάζουν ακόμη σχετικά χαμηλές απόδόσεις και υψηλό κόστος. Για ένα μέσο καταναλωτή, η εγκατάσταση ενός συστήματος που θα κάλυπτε πλήρως τις ανάγκες του σπιτιού του είναι απρόσιτη. Πέραν του κόστους της εγκατάστασης της φωτοβολταϊκής διάταξης (που καλύπτει τεράστια επιφάνεια λόγω της σχετικά μικρής της απόδοσης), πρέπει να προνοήσει να εξοπλιστεί και 19

20 με τους απαραίτητους συσσωρευτές για τις ημέρες και τις ώρες που δεν υπάρχει ήλιος. Γίνεται λοιπόν κατανοητό ότι ένα σύστημα με σχετικά χαμηλές αποδόσεις και μη εξακριβωμένη διάρκεια ζωής (όπως π.χ. ένας ηλιακός θερμοσίφωνας) δεν μπορεί να προσελκύσει το αγοραστικό κοινό, ιδίως σε χώρες που ο ηλιακός ηλεκτρισμός επιδοτείται με πενιχρά ποσά (π.χ. στην Ελλάδα δίνεται από τη ΔΕΗ 0,06-0,08 ευρώ ενώ στη Γερμανία 0,434 0,64 ευρώ για κάθε παραγόμενη κιλοβατώρα) [5]. Σήμερα, η παγκόσμια αγορά των φωτοβολταϊκών είναι της τάξεως του 1 δις δολαρίων με ετήσια παραγωγή 151 MW, αποτελώντας μόλις το 1 % της παγκόσμιας παραγωγής. H δε επέκταση και διεύρυνση της αγοράς γίνεται με σχετικά αργό ρυθμό [6]. Πάντως είναι εφικτός ο στόχος μέσα στις επόμενες δεκαετίες η ηλιακή ενέργεια να φτάσει να συνεισφέρει ένα 7-10% της παγκόσμιας ενεργειακής κατανάλωσης. Ειδικά μάλιστα για την Ελλάδα, χώρα με πολύ μεγάλη ηλιοφάνεια στην Ευρώπη, ένας τέτοιος στόχος θα έπρεπε να αποτελεί βασική προτεραιότητα της ερευνητικής πολιτικής [7]. Το Εθνικό Πρόγραμμα Μείωσης Εκπομπών Αερίου του Θερμοκηπίου, προβλέπει την εγκατάσταση τουλάχιστον 15 MW από φωτοβολταϊκές διατάξεις ως το Σήμερα, έχουν εγκατασταθεί φωτοβολταϊκές μονάδες που στο σύνολό τους δεν ξεπερνούν τα 5 MW, τη στιγμή που όλες οι άλλες ευρωπαϊκές χώρες έχουν να δείξουν εκατοντάδες μεγαβάτ στις ηλιακές εγκαταστάσεις [8]. 1.2 Από τη φωτογραφία στην πρώτη ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα Η παραγωγή μιας μικρής τάσης και ρεύματος υπό φωτισμό ανάμεσα σε δύο μεταλλικά (Pt) ηλεκτρόδια βυθισμένα σε ηλεκτρολυτικό διάλυμα που περιείχε άλατα αλογονούχων μετάλλων (metal halide salts) ήταν ουσιαστικά το πρώτο πείραμα που έλαβε χώρα ποτέ σε μια φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα. Η εργαστηριακή αυτή επίδειξη του Becquerel σχετικά με τη μελέτη της συμπεριφοράς των στερεών σε ηλεκτρολυτικά διαλύματα, που αργότερα ονομάστηκε «φωτοβολταϊκό φαινόμενο», υποκινήθηκε από την τεχνική της φωτογραφίας. Ο Daguerre 20

21 εμφάνισε τις πρώτες φωτογραφίες από το 1837 ήδη, και ο Τalbot ακολούθησε με τη χρησιμοποίηση αλογονούχου αργύρου 2 χρόνια αργότερα [7]. Παρόλο που πέρασαν 100 χρόνια για να αναγνωριστεί η τέχνη της φωτογραφίας ως επιστήμη βάσει της θεωρητικής ανάλυσης των Gurney και Mott [9], υπήρξε συστηματική εμπειρική πρόοδος στο τομέα της ευαισθητοποίησης των φωτογραφικών φιλμ. Αρχικά αυτά δεν χρησιμοποιούσαν μεγάλο κομμάτι του ορατού φάσματος καθώς οι κόκκοι AgBr (με τους οποίους παρασκευάζονταν τα φιλμ) απορροφούσαν μόλις έως τα 460 nm λόγω της μεγάλης έκτασης του ενεργειακού τους χάσματος. Έτσι λοιπόν οι ερευνητές σκέφτηκαν να χρησιμοποιήσουν την τεχνική της ευαισθητοποίησης η οποία χρησιμοποιεί μόρια χρωστικών ως «κεραίες» απορρόφησης φωτός και μέσα μετατροπής του σε ηλεκτρόνια. H ευαισθητοποίηση των φιλμ από χρωστικές που επέκτειναν την απόκρισή τους σε μεγαλύτερα μήκη κύματος προήλθε από μία ανακάλυψη του Vogel μόλις το 1883 [10]. Η χρήση των χρωστικών ήταν ακριβώς αυτή που έδωσε τελικά σημαντική ώθηση στην τέχνη της φωτογραφίας. Tέσσερα χρόνια αργότερα, τον Ιούνιο του 1887, ο Δρ. Moser παρατήρησε στο εργαστήριό του στη Βιέννη ότι το φωτοβολταϊκό φαινόμενο σε ηλεκτρόδια Ag/AgX (Χ=αλογόνο) ενισχύεται παρουσία μορίων ερυθροζίνης [11]. Την ίδια επισήμανση έκανε και ο Rigollot για ηλεκτρόδια Cu/CuO [12]. Αυτές ήταν και οι πρώτες απόπειρες για μια ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα, που οδήγησε ταυτόχρονα και στην ανάπτυξη της φωτογραφίας με χρώμα. Ωστόσο, η ξεκάθαρη αναγνώριση του παραλληλισμού μεταξύ των δύο διεργασιών (φωτογραφία και φωτοηλεκτροχημεία) άργησε πολύ να έρθει. Μόλις το 1964, στο Διεθνές Συνέδριο Φωτοευαισθητοποίησης Στερεών στο Σικάγο έγινε παραδεκτή η χρήση χρωστικών παρόμοιας χημικής δομής και στις δύο διεργασίες από τους Namba και Hishiki [13]. Αργότερα αποδείχτηκε ότι η μεταφορά ηλεκτρονίων (και όχι ενέργειας) από τη χρωστική στον ημιαγωγό είναι ο επικρατέστερος μηχανισμός για τις διαδικασίες ευαισθητοποίησης στη φωτογραφία και τις φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες [14]. 21

22 1.3 Από την πρώτη ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα στην κυψελίδα Grätzel Συστηματικές μελέτες ωστόσο πραγματοποιήθηκαν μόλις στα τέλη της δεκαετίας του 60, κυρίως από τους Gerischer και Memming, εξετάζοντας κυρίως τους μηχανισμούς ηλεκτρονιακής μεταφοράς που συμπεριλαμβάνουν την επαφή ημιαγωγού-ηλεκτρολύτη [15,16]. Από το 1968, μετά την ανακάλυψη της ευαισθητοποίησης ημιαγώγιμων ηλεκτροδίων από χρωστικές με την ταυτόχρονη παραγωγή φωτορεύματος, οι χρωστικές άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε ηλεκτροχημικά κελιά μετατροπής της φωτεινής ενέργειας. To φως, δηλαδή, μέσω της απορρόφησής του από μία χρωστική, αποδείχτηκε ότι μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσα σε ένα ηλεκτροχημικό κελί. Έκτοτε το κύριο ενδιαφέρον των επιστημόνων, ήταν να αποδείξουν ότι η διεγερμένη χλωροφύλλη μπορεί να δράσει ως μόριο-ευαισθητοποιητής *, κατά τη διεργασία της φωτοσύνθεσης, για την φωτοηλεκτροχημική αναπαραγωγή των ηλεκτρονίων μέσα σε μια βιολογική πρωτεϊνική αλυσίδα. Αυτό το βιολογικό μοντέλο εφαρμόστηκε γύρω στο 1970 για να παρασκευαστούν πρότυπες ηλιακές κυψελίδες με χλωροφύλλες ή παράγωγά τους. Η διαδικασία προσπαθούσε να μιμηθεί σε απόλυτο βαθμό και να αναπαράγει τις διεργασίες -βιολογικές, φυσικές και χημικές- που λαμβάνουν χώρα στη φωτοσύνθεση για να μετατρέψουν τη φωτεινή ενέργεια. Σε αυτή τη βιομιμητική διαδικασία, το ημιαγώγιμο ηλεκτρόδιο αντικατέστησε την πρωτεϊνική αλυσίδα [17]. H εκρηκτική ανάπτυξη της διαστημικής τεχνολογίας και του "ψυχρού" ανταγωνισμού συνέβαλε στην περαιτέρω άνθηση της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, καθώς η απαίτηση για ελαφρά σε βάρος και αξιόπιστα συστήματα ηλεκτροδότησης των δορυφόρων δεν μπορούσε να καλυφθεί με τις συμβατικές μεθόδους. Το 1973 ήταν μια χρονιά-καμπή. Η απόφαση των πετρελαιοπαραγωγών χωρών να αναστείλουν την παραγωγή του "χρυσοφόρου" προϊόντος τους, διεκδικώντας μερίδιο στην * Ευαισθητοποιητής είναι ένα μόριο που μεταφέρει (κατά την πρωτογενή φωτοφυσική διεργασία, δηλ. απορρόφηση φωτονίου που προκαλεί διέγερση του μορίου) την ηλεκτρονική ενέργεια σε ένα μόριο δέκτη (π.χ. σε έναν ημιαγωγό). 22

23 ευημερία του Δυτικού Κόσμου, αυξάνει την τιμή του πετρελαίου κατά 250 %. H κρίση αυτή οδήγησε σε μια επανεξέταση της δυνατότητας χρησιμοποίησης των εναλλακτικών πηγών ενέργειας γενικότερα. Μέσα σε λίγα χρόνια ένας μεγάλος αριθμός δημοσιεύσεων στο αντικείμενο εμφανίστηκαν σε μεγάλα επιστημονικά περιοδικά [18]. Σχήμα 1.1: Στοιχείο Ηonda: (1) φωτοάνοδος TiO 2, (2) αντίθετο ηλεκτρόδιο πλατίνας, (3) πορώδης μεμβράνη, (4) ογκομετρικός κύλινδρος, (5) αντίσταση και (6) βολτόμετρο. Mια εκ των σημαντικών μελετών που πρέπει να αναφερθεί ανάμεσα σε αυτές, είναι το φωτοσυνθετικό κελί που παρουσίασαν οι Fujishima και Honda το 1972 (Σχήμα 1.1) [19]. H προσπάθεια φωτοκαταλυτικής διάσπασης του νερού στα στοιχεία του πραγματοποιήθηκε με βάση το οξείδιο του τιτανίου, το οποίο έμελλε να είναι αργότερα το υλικό που κυριάρχησε στις κυψελίδες Grätzel [20]. Οι αρχικές μελέτες στην ευαισθητοποίηση πραγματοποιήθηκαν πάντως σε δείγματα μονοκρυστάλλων οξειδίων για να εξαχθούν πιο ξεκάθαρα συμπεράσματα, εξαλείφοντας παράγοντες που θα δυσχέραιναν την ερμηνεία των αποτελεσμάτων, όπως η παρουσία κρυσταλλικών ατελειών και υψηλής συγκέντρωσης επιφανειακών καταστάσεων (surface states). Πάντως, ακόμα και τότε, δείγματα από σκόνες πολυκρυσταλλικών οξειδίων εναποθέτονταν σε αγώγιμο γυαλί και 23

24 πυροσσυσωματώνονταν (μερικώς) ώστε να χρησιμοποιηθούν ως υπόστρωμα για την ευαισθητοποίησή τους από χρωστικές [21]. Σε όλες τις αρχικές μελέτες, πολλά διαφορετικά μόρια (κυρίως οργανικών) χρωστικών χρησιμοποιήθηκαν σε συνδυασμό με ημιαγωγούς που εμφάνιζαν p- και n τύπου ιδιότητες ως υλικά για την διεργασία έγχυσης ηλεκτρονίων ή οπών με υψηλή κβαντική απόδοση [22]. H επίδραση του οξειδοαναγωγικού συστήματος άρχισε να μελετάται και αυτή εκτενώς, τη στιγμή που προβλήματα χημικής σταθερότητας των χρωστικών ανέκυψαν κατά τη διάρκεια των ερευνών. Έτσι τα αρχικά αρνητικά αποτελέσματα ανέστειλαν την εφαρμογή των κυψελίδων σε πρακτικό επίπεδο. Oι πρώτες αποδοτικές ευαισθητοποιημένες κυψελίδες παρασκευάστηκαν μόλις έγινε αντιληπτό ότι η χρωστική μπορεί να δράσει πιο αποτελεσματικά όταν χημειορροφηθεί ισχυρά στην επιφάνεια του ημιαγωγού. Αυτές παρήγαγαν σε συνθήκες ηλιακού φωτισμού φωτόρευμα πυκνότητας 0,5-1,0 ma/cm 2, τιμή που ισοδυναμούσε με ολική απόδοση μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική της τάξεως του 0,5 % [23]. Το 1976, η απόδοση αυτή τριπλασιάστηκε από την ομάδα Tsubomura χρησιμοποιώντας πορώδη ηλεκτρόδια πολυκρυσταλλικού οξειδίου του ψευδαργύρου (από σκόνη) και το ρόδο της Βεγγάλης ως χρωστική σε μονομοριακή κάλύψη [24]. Αργότερα, το 80, το ίδιο εργαστήριο αύξησε την απόδοση σε 2,5 % [25]. To χρησιμοποιούμενο οξειδοαναγωγικό ζεύγος ήταν Ι - /Ι 3-. Κλασσικά σύμπλοκα ρουθηνίου μελετούνταν επίσης εκείνη την περίοδο, ωστόσο αποδείχτηκαν, παραδόξως, ακατάλληλα. Προφανώς, η επιλογή του ηλεκτρολύτη δεν ήταν η πρέπουσα ώστε να επιτρέπει την αποδοτική αλληλεπίδραση του οξειδίου με τη χρωστική. Εκείνη την εποχή επίσης, σύμπλοκα και άλλων μετάλλων μεταπτώσεως χρησιμοποιήθηκαν (όπως Cu(II)) για να ευαισθητοποιήσουν ηλεκτρόδια πυροσυσσωματωμένου ZnO [26]. H πρώτη φορά που ευαισθητοποιημένα λεπτά υμένια TiO 2 χρησιμοποιήθηκαν σε μια φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα ήταν το 1978 από τον Deb στο NREL [27]. 24

25 Από τις αρχές της δεκαετίας του 80 και έπειτα, χρησιμοποιήθηκαν πολλές χρωστικές ως φωτοευαισθητοποιητές και μελετήθηκαν οι φωτοηλεκτροχημικές τους ιδιότητες. Ανάμεσα σε αυτές, κυανίδια μετάλλων μεταπτώσεως σε χαμηλή οξειδωτική βαθμίδα ήταν από τα πρώτα σύμπλοκα τα οποία βρήκαν εφαρμογή. Ενδεικτικά χρησιμοποιήθηκαν σύμπλοκα όπως τα Fe(CN) 4, Re(CN) 4, Ru(CN) 4, Os(CN) 4, Mo(CN) και W(CN) 4 8 [28]. Τα σύμπλοκα αυτά ήταν πιθανότατα του τύπου του πασίγνωστου κυανού του Βερολίνου ή της Πρωσίας Fe 4 [Fe(CN) 6 ], ένωσης γνωστής ήδη από τον 18 ο αιώνα. Σχήμα 1.2: Δίνεται ο συντακτικός τύπος του συμπλόκου Ν3. Τελικά, το ρόδο της Βεγγάλης πάνω σε υμένια οξειδίου του ψευδαργύρου ήταν και πάλι αυτό που, σε συνδυασμό με το ζεύγος κινόνη/υδροκινόνη, έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα: κβαντικές αποδόσεις μετατροπής των φωτονίων σε e - της τάξεως του 100 % στο μέγιστο της απορρόφησης της χρωστικής. Ωστόσο, οι συνολικές αποδόσεις μετατροπής ήταν σχετικά χαμηλές, γεγονός που αποδόθηκε στη στενή απορρόφηση της χρωστικής στο ορατό φάσμα. 25

26 Για να μεγαλώσει λοιπόν η παραπάνω απόδοση, η επιφανειακή τραχύτητα των υμενίων ZnO αυξήθηκε σημαντικά με την προσθήκη αλουμινίου. Επίσης χρησιμοποιήθηκε ένας μεγάλος αριθμός χρωστικών σε συνδυασμό με το κλασσικό οξειδοαναγωγικό σύστημα (ιωδίου/τριιωδίου) επιφέροντας, ωστόσο, χωρίς να βελτιώνεται τελικά η χημική σταθερότητα της χρωστικής. Πίνακας 1.1: Φωτοβολταϊκές αποδόσεις εργαστηριακών ευαισθητοποιημένων φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων [33]. Ινστιτούτο- Εργαστήριο Μέγεθος κυψελίδας (cm 2 ) J sc (ma/cm 2 ) V oc (V) FF η (%) EPFL 0,31 18, ,73 9,6 NREL 0,16 17, ,75 10,6 ISC 0,50 14, ,71 6,3 NREL 0,25 17, ,68 9,2 NIMC 0,13 14, ,71 7,2 EPFL- EPFL- NIMC 0,21 15, ,71 8,4 IPP 187,20 13, ,59 5,9 * EPFL: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, NREL: National Renewable Energy Laboratory (Colorado), ISC: Ishihara Sangyo Co. Ltd (Japan), NIMC: National Institute of Materials and Chemical Research (Japan), IPP: Institute of Plasma Physics (China). ** Jsc:πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώσεως, Voc: φωτοτάση ανοιχτού κυκλώματος, FF: παράγοντας πληρότητας και η είναι η ολική απόδοση μετατροπής της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκρική 26

27 Μια ιδιαίτερα σημαντική πρόοδος στο χώρο των ευαισθητοποιημένων ηλιακών κυψελίδων προήλθε από το εργαστήριο του Καθ. Grätzel με τις αποδόσεις να πλησιάζουν το 7 %. Η χρήση νανοδομημένης τιτανίας [29] σε συνδυασμό με ένα σύμπλοκο του ρουθηνίου που χημειορροφήθηκε ισχυρά στην επιφάνειά της αποτέλεσαν τα δύο μυστικά της επιτυχίας. Το συγκεκριμένο σύμπλοκο είχε παρόμοια δομή με αυτό που χρησιμοποιήθηκε το 1980 [30] αλλά και ακόμα παλαιότερα [31]. Eντούτοις, σε αυτές τις κυψελίδες είχε χρησιμοποιηθεί υδατικός ηλεκτρολύτης, με αποτέλεσμα την ασθενή χημική προσρόφηση του συμπλόκου στο οξείδιο. Η ομάδα Grätzel, λαμβάνοντας αυτό το λεπτό σημείο υπόψιν της, έκανε χρήση οργανικών ηλεκτρολυτών και κάποια στιγμή που συντέθηκε ένα σύμπλοκο με εξαιρετικές φωτοβολταϊκές ιδιότητες (Ν3, η δομή της απεικονίζεται στο σχήμα 1.2) οδηγήθηκε στη σημαντικότερη πρόοδο στο χώρο των ευαισθητοποιημένων φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων [32]. Αυτό το άλμα στην αύξηση της απόδοσης ήταν που ώθησε πολλές ερευνητικές ομάδες, έκτοτε, να προσπαθήσουν να βελτιώσουν την απόδοση και να κατανοήσουν καλύτερα τη λειτουργία της κυψελίδας Grätzel. Η κατάσταση των ευαισθητοποιημένων φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων * όπως έχει διαμορφωθεί σήμερα με τη συμβολή αυτών των ομάδων απεικονίζεται στο Πίνακα Η πρώτη ενσάρκωση μιας φωτοευαισθητοποιημένης ηλιακής κυψελίδας στο εργαστήριο Η πρώτη ευαισθητοποιημένη φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα κατασκευάστηκε όπως αναφέρθηκε και στην προηγούμενη παράγραφο από την εργαστηριακή ομάδα Grätzel το Το ένα εκ των δύο ηλεκτροδίων, η φωτοάνοδος, ήταν ένα έλασμα από τιτάνιο επάνω στο οποίο είχε αποτεθεί ένα υμένιο ΤiO 2. Το υμένιο αυτό ήταν τραχύ (παράγοντας τραχύτητας ίσος με 150), είχε ισχυρό μορφοκλασματικό χαρακτήρα και μεγάλο ανάπτυγμα επιφάνειας [2]. * Είναι ενδεικτικό ότι από το 1990 και μετά, πάνω από 800 πατέντες έχουν κατατεθεί μόνο στο «Γραφείο Πατέντων και Εμπορικών Σημάτων» των Ηνωμένων Πολιτειών [34]. 27

28 Ένα κίτρινου χρώματος σύμπλοκο του ρουθηνίου (RuL 3, L=4,4 - δικαρβόξυλο-2,2 -διπυριδίνη) χρησιμοποιήθηκε για να ευαισθητοποιήσει τα υμένια της τιτανίας, ενώ ένα δίχτυ πλατίνας κυλινδρικής μορφής έπαιξε το ρόλο του αντίθετου ηλεκτροδίου. Ως ηλεκτρολύτης τέλος χρησιμοποιήθηκε ένα ελαφρώς (ph=4,5) όξινο υδατικό διάλυμα, στο οποίο προστέθηκε το οξειδοαναγωγικό ζεύγος Br 2 /Br -. Το δυναμικό ανοιχτού κυκλώματος της κυψελίδας υπό λευκό φως, προερχόμενο από σημειακό προβολέα (λάμπα αλογόνου), ήταν πάρα πολύ υψηλό: V oc =1 V! Η μονοχρωματική κβαντική απόδοση μετατροπής των προσπιπτόντων φωτονίων σε ηλεκτρικό ρεύμα έφτασε το 60 % στο μέγιστο της απορρόφησης της χρωστικής (στα 470 nm). H συνολική απόδοση μετατροπής σε φυσικές συνθήκες φωτισμού (σε πλήρη ηλιοφάνεια) ήταν περίπου 1 με 2 %. 1.5 Μηχανισμός λειτουργίας μιας φωτοευαισθητοποιημένης ηλιακής κυψελίδας Ο μηχανισμός λειτουργίας της ευαισθητοποιημένης φωτοηλεκτροχημικής κυψελίδας στηρίζεται στην αρχή ότι οι βασικές διεργασίες οπτικής απορρόφησης και διαχωρισμού των φορτίων επιτυγχάνονται από το συνδυασμό δύο διαφορετικών υλικών: ενός ευαισθητοποιητή, που παίζει το ρόλο της φωτοευαίσθητης κεραίας, και ενός ημιαγωγού που λειτουργεί ως «αποθήκη» ηλεκτρονίων. Σχηματική απεικόνιση του μηχανισμού της κυψελίδας δίνεται στο Σχήμα 1.3. Στην καρδιά αυτού του συστήματος βρίσκεται ένας ημιαγωγός ευρέους χάσματος σε επαφή με έναν οξειδοαναγωγικό ηλεκτρολύτη ή έναν οργανικό μεταφορέα οπών. Ο ημιαγωγός που επιλέχθηκε αρχικά και χρησιμοποιείται κατά κόρον από τότε είναι το TiO 2 (συνήθως σε κρυσταλλική μορφή ανατάση). Προσροφημένη χημικά στην επιφάνεια του νανοκρυσταλλικού υμενίου βρίσκεται η χρωστική (ουσιαστικά δημιουργείται ένα μόνο χημικά συνδεδεμένο στρώμα χρωστικής στην επιφάνεια των νανοσωματιδίων του διοξειδίου του τιτανίου). Φωτο-διέγερση της χρωστικής έχει ως αποτέλεσμα την έγχυση ενός ηλεκτρονίου στη ζώνη αγωγιμότητας του οξειδίου (οξειδώνοντας 28

29 παράλληλα το φωτοευαίσθητο μόριο). Η οξειδωμένη κατάσταση της χρωστικής επανέρχεται στη βασική κατάσταση μέσω της αντίδρασης με το οξειδοαναγωγικό ζεύγος του ηλεκτρολύτη που δρα ως δότης ηλεκτρονίων. Ο ηλεκτρολύτης είναι ένα οξειδοαναγωγικό σύστημα, όπως το ζεύγος ιωδίου/τριιωδίου, που περιέχεται συνήθως σε έναν οργανικό διαλύτη. Η πολύ γρήγορη (μέσα σε ns [35]) αναγέννηση της χρωστικής από το ανιόν Ι - εμποδίζει την επανασύνδεση του ηλεκτρονίου της ζώνης αγωγιμότητας με την οξειδωμένη χρωστική. Το ιώδιο αναγεννάται με τη σειρά του στο αντίθετο ηλεκτρόδιο μέσω αναγωγής του τριιωδίου. Το κύκλωμα κλείνει μέσω της κίνησης του ηλεκτρονίου μέσα από μια ωμική επαφή προς το εξωτερικό κύκλωμα. Σχήμα 1.3: Αρχή λειτουργίας της ευαισθητοποιημένης φωτοηλεκτροχημικής κυψελίδας. (D: χρωστική Ru(ΙΙ), CB και VB: ζώνες αγωγιμότητας και σθένους, αντίστοιχα, του ημιαγωγού). Το παραγόμενο δυναμικό που αναπτύσσεται μέσω της διαδικασίας της φωτο-διέγερσης αντιστοιχεί στη διαφορά της ενέργειας ψευδο-fermi των ηλεκτρονίων στον ημιαγωγό μετά τη διέγερση τους και του αρχικού 29

30 ηλεκτροχημικού δυναμικού των ηλεκτρονίων κατά την επαφή του ημιαγωγού με τον ηλεκτρολύτη (πρακτικά ίσο με το δυναμικό οξειδοαναγωγής του ηλεκτρολύτη). Συνολικά, η αναγεννητική φωτοηλεκτροχημική κυψελίδα παράγει ηλεκτρική ενέργεια, χωρίς να υφίσταται καμία μόνιμη χημική μετατροπή. 1.6 Φωτοηλεκτροχημική συμπεριφορά των κυψελίδων Grätzel σε σχέση με τα συμβατικά φωτοβολταϊκά κελιά και τις κλασσικές φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες Οι κυψελίδες Grätzel λειτουργούν με πολύ διαφορετικό μηχανισμό από τα κλασσικά φωτοβολταϊκά κύτταρα (επαφές p-n πυριτίου). Τα τελευταία είναι συστήματα δισδιάστατης επαφής στην οποία δημιουργούνται ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών που συνυπάρχουν στην ίδια χημική φάση. Η απόδοσή τους καθορίζεται από την ικανότητα των φωτοδιεγειρομένων φορέων μειονότητας (π.χ. οπές σε ένα n-τύπου υλικό) να διαφύγουν της επαφής και να συλλεγχθούν στο εξωτερικό κύκλωμα χωρίς να επανασυνδεθούν με τους φορείς πλειονότητας [36]. H φύση των διεπιφανειών είναι σημαντική σε αυτά τα συστήματα, ωστόσο οι βασικές διεργασίες απορρόφησης, διαχωρισμού και επανασύνδεσης των φορέων πραγματοποιούνται κατά βάση στον κύριο όγκο του υλικού. Συνεπώς, παράμετροι των υλικών, όπως η κρυσταλλικότητα και η χημική καθαρότητα ρυθμίζουν σε μεγάλο βαθμό την απόδοση αυτών των συστημάτων. Παρόμοια συμπεριφορά εμφανίζουν και οι κλασσικές φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες, στις οποίες ένας n-τύπου ντοπαρισμένος ημιαγωγός (ευαισθητοποιημένος ή μη) βυθίζεται σε έναν ηλεκτρολύτη και συνδέεται ηλεκτρικά με το αντίθετο ηλεκτρόδιο. Και σε αυτήν την περίπτωση, οι βασικές ηλεκτρονιακές διεργασίες πραγματοποιούνται στον κύριο όγκο του ημιαγωγού, ενώ ο διαχωρισμός των φορτίων λαμβάνει χώρα στην επαφή ημιαγωγού/ηλεκτρολύτη χάρις στο εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο (δυναμικό διάχυσης) που αναπτύσσεται κατά τη δημιουργία αυτής της επαφής [37]. 30

31 Aντίθετα, οι ευαισθητοποιημένες νανοκρυσταλλικές κυψελίδες είναι μια ιδιαίτερη τάξη φωτοηλεκτροχημικών κυψελίδων, μιας και αποτελούν συστήματα φορέων πλειονότητας, στα οποία η συγκέντρωση φορέων μειονότητας στον ημιαγωγό είναι ασήμαντη: τα ηλεκτρόνια βρίσκονται αποκλειστικά σε μια φάση και οι οπές σε μια άλλη. Οι διεγειρόμενοι φορείς δημιουργούνται στη διεπιφάνεια ημιαγωγού/ηλεκτρολύτη μέσω απορρόφησης του φωτός από τον ευαισθητοποιητή και τη διαδοχική έγχυση του ηλεκτρονίου στον ημιαγωγό και της οπής στο διάλυμα (ηλεκτρολύτη). Η διαδικασία της δημιουργίας των φωτοδιεγειρόμενων φορέων κατευθείαν στη διεπιφάνεια είναι διαφορετική από αυτή που συμβαίνει στο κύριο όγκο του υλικού των κλασσικών φωτοβολταϊκών. Επίσης, όλες οι υπόλοιπες ηλεκτρονιακές διεργασίες λαμβάνουν χώρα στην διεπιφάνεια, με αποτέλεσμα οι ιδιότητες του κύριου όγκου του ημιαγωγού να μην είναι κρίσιμες για την απόδοση της. Συνεπώς, τα υλικά (ο ημιαγωγός κύρια) δε χρειάζεται να είναι εξαιρετικής καθαρότητας οπότε και δε δαπανούνται και σημαντικά ποσά για την παρασκευή τους (για καθαρό πυρίτιο π.χ. χρειάζονται συνήθως εξαιρετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας). Επίσης, δεν δημιουργείται με τη διέγερση ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίου-οπής (όπως σε ανόργανο ημιαγωγό που απορροφά απευθείας το φως) αλλά πιθανότατα ένα εξιτόνιο στην επιφάνεια χρωστικής/ημιαγωγού, το οποίο ωστόσο δε χρειάζεται να διαχυθεί (όπως άλλες εξιτονιακές ηλιακές κυψελίδες [38]) για να διαχωριστεί θερμικά *. Η έλλειψη της διάχυσης των εξιτονίων αλλά και η απουσία σημαντικών εσωτερικών ηλεκτρικών πεδίων [40], κατατάσσει την κυψελίδα Grätzel ως ένα πολύ ιδιαίτερο ηλιακό κύτταρο. Πράγματι, είναι γεγονός οτι η ανάλυση που έχει πραγματοποιηθεί για να εξηγήσει τη φωτοβολταϊκή * Μπορεί να θεωρηθεί ότι δημιουργείται ένα εξιτόνιο (κινητή διεγερμένη κατάσταση ή συζευγμένο ζεύγος ηλεκτρονίου-οπής) από τη χρωστική (είναι πιθανό σε μια ευαισθητοποιημένη κυψελίδα, όπως σε έναν οργανικό ημιαγωγό [39]) το οποίο δεν διαχέεται στη διεπιφάνεια (αφού είναι ήδη εκεί) αλλά διαχωρίζεται μέσω της πολύ γρήγορης έγχυσης του ηλεκτρονίου στο TiO 2, ενώ η συζυγής οπή παραμένει στη χρωστική. 31

32 συμπεριφορά των κλασσικών δισδιάστατων κελιών δε μπορεί να εφαρμοστεί με ακριβή τρόπο στα νανοκρυσταλλικά υμένια. 1.7 Η σημασία της μορφολογίας (πορώδες και νανοκρυσταλλικότητα) ενός υμενίου Ένα σύστημα παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας που στηρίζεται στην απορρόφηση του φωτός από μια μοριακή χρωστική προσροφημένη στην επιφάνεια ενός ημιαγωγού με ευρύ ενεργειακό χάσμα αντιμετωπίζει δύο προβλήματα: 1) Χρειάζονται πολλά στρώματα χρωστικής προσροφημένα σε ένα λείο υμένιο για να απορροφήσουν κατάλληλη ποσότητα φωτός. Ποιοτικά η απορροφητικότητα Α του ευαισθητοποιημένου υμενίου δίνεται από τον τύπο [35]: Α = Γ σ (1-1), όπου Γ (mol/cm 2 ) είναι η συγκέντρωση των μορίων της χρωστικής στην επιφάνεια του υμενίου και σ η ενεργός διατομή της οπτικής απορρόφησης του μορίου. Με άλλα λόγια, το σ (cm 2 /mol) είναι ο δεκαδικός συντελεστής μοριακής απορροφητικότητας πολλαπλασιασμένος επί 1000 (σ=ε 1000 [cm 2 mol -1 ]). Αν υποθέσουμε μια λογική κάλυψη της επιφάνειας από τη χρωστική (τιμή Γ= mol/cm 2 ) και σ=10 7 cm 2 /mol, λαμβάνουμε μέσω της εξίσωσης 1-1 τιμή για το Α ίση με 0,001. Αυτό σημαίνει ότι η μοριακή χρωστική προσροφημένη σε μια λεία επιφάνεια μπορεί να απορροφήσει μόνο ένα ασήμαντο ποσοστό των προσπιπτόντων φωτονίων. Φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες αυτού του τύπου εξετάστηκαν και οδήγησαν σε αποδόσεις της τάξεως του 1% ή και ακόμη χαμηλότερες [41]. Η χρήση πολλαπλών στρωμάτων χρωστικής (υπολογίστηκε ότι θα χρειάζονταν 1000 με στρώματα [42]) αποδείχτηκε ότι δε βελτιώνει ιδιαίτερα τις αποδόσεις, για τον λόγο ότι μόνο το στρώμα χρωστικής που βρίσκεται σε άμεση επαφή με τον ημιαγωγό έχει την δυνατότητα να εγχύσει ηλεκτρόνια. Τα επόμενα στρώματα «φιλτράρουν» την ακτινοβολία, δρώντας ουσιαστικά σαν μονωτικά, δράση η οποία και είναι σαφώς ανεπιθύμητη. 32

33 2) Ένα συμπαγές υμένιο ημιαγωγού χρειάζεται ικανό ποσοστό προσμείξεων για να δημιουργήσει μια επαφή με τον ηλεκτρολύτη, το δυναμικό διάχυσης της οποίας υποβοηθά το διαχωρισμό των ζευγών ηλεκτρονίων-οπών και την κίνηση των ελεύθερων πια φορέων στο υλικό. Ωστόσο, η παρουσία περίσσειας ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι ανεπιθύμητη, καθώς αυτά μπορούν να αποδιεγείρουν τη διεγερμένη κατάσταση της χρωστικής μέσω μεταφοράς ενέργειας (μέσω συγκρούσεων των εγχυόμενων από τη χρωστική ηλεκτρονίων με άλλα ελεύθερα ηλεκτρόνια του ημιαγωγού). Οι ευαισθητοποιημένες φωτοηλεκτροχημικές κυψελίδες σήμερα χρησιμοποιούν νανοκρυστάλλους οξειδίων μετάλλων. Αυτό προσφέρει μια εντυπωσιακά απλή και αποτελεσματική μέθοδο για να προσπελάσει κανείς αυτά τα δύο βασικά προβλήματα (λείες επιφάνειες και ημιαγωγοί προσμείξεως). Αυτές οι δύο παράμετροι ήταν και οι βασικές αιτίες που έως τότε δεν είχαν επιτευχθεί ικανοποιητικές αποδόσεις από φωτοβολταϊκά συστήματα με ευαισθητοποιημένες μεμβράνες ημιαγωγών. Τα υμένια πλέον αποτελούνται από ένα δίκτυο κρυστάλλων νανομετρικών διαστάσεων με αυξημένο παράγοντα τραχύτητας, δημιουργώντας μια επιφάνεια με τεράστιο εμβαδόν επαφής και μεγάλο πορώδες. Για ένα υμένιο πάχους 10 μm, η ενεργός του επιφάνεια μεγεθύνεται κατά 1000 φορές (σε σχέση με τη γεωμετρική του επιφάνεια), επιτρέποντας έτσι τη συλλογή της ακτινοβολίας από ένα και μοναδικό στρώμα της χρωστικής. Επίσης, η ιδιαίτερη μορφολογία της επιφάνειας και η πορώδης δομή ενός τέτοιου υμενίου ενισχύει την ικανότητα εγκλωβισμού των φωτεινών ακτίνων λόγω πολλαπλών ανακλάσεων του φωτός [43]. Με αυτόν τον τρόπο, το εισερχόμενο φως διασχίζει εκατοντάδες συνεχόμενα μονοστρώματα της χρωστικής, έτσι ώστε η απορρόφηση του φωτός να πλησιάζει το 100 %. Επιπρόσθετα, ένα επίπεδο (δισδιάστατο) υμένιο ημιαγωγού χρειάζεται ένα ενυπάρχον δυναμικό για να υπερνικήσει την έλξη Coulomb που υφίστανται μεταξύ τους το φωτοδιεγειρόμενο ηλεκτρόνιο και η συζυγής οπή και τα οδηγεί σε πολύ γρήγορη επανασύνδεση [44]. Σε ένα νανοδομημένο ημιαγωγό του οποίου οι διαστάσεις είναι τόσο 33

34 μικρές και έχει ελάχιστα ελεύθερα ηλεκτρόνια ώστε να στηρίξει ένα στρώμα φορτίου-χώρου όπως στις κλασσικές επαφές p-n, η καμπύλωση των ταινιών στην επιφάνειά του είναι αμελητέα [45]. Υπό καθεστώς ισχυρής απογύμνωσης των σωματιδίων από τον ηλεκτρολύτη, η καμπύλωση των ταινιών, δηλαδή, η ηλεκτροστατική διαφορά δυναμικού ανάμεσα στο κέντρο του σωματιδίου (bulk) και της επιφάνειας του, δίνεται από τη σχέση [46]: 2 Δ φ = κτ/ 6q( R / L d ) (1-2) όπου R είναι η ακτίνα του σωματιδίου και L d το μήκος διάχυσης του ηλεκτρονίου. Για τιμές L d =40 nm και R=10 nm, η καμπύλωση των ταινιών είναι της τάξεως μόλις μερικών mv (και όχι σχεδόν 1 V, όπως σε ένα συμπαγές υμένιο n-τύπου ημιαγωγού). Αναρωτιέται λοιπόν κανείς πως σε μια νανοκρυσταλλική μεμβράνη, εν αντιθέσει με ένα συμπαγές υμένιο ημιαγωγού, χωρίς ιδιαίτερες προσμείξεις (αρκεί δηλ. ένας τυπικά ενδογενής ημιαγωγός), o αρχικός διαχωρισμός των φορτίων γίνεται πολύ γρήγορα και αποδοτικά παρόλο που η ενυπάρχουσα αγωγιμότητα του υλικού στο σκότος είναι πολύ χαμηλή. Η έγχυση ωστόσο ενός μόνο ηλεκτρονίου από το μόριο της χρωστικής σε ένα μονοκρύσταλλο TiO 2 διαμέτρου 20 nm παράγει συγκέντρωση ηλεκτρονίων 2, cm -3. Aν λάβει κάποιος υπόψιν του μια τιμή του συντελεστή διάχυσης της τάξεως των 10-4 cm 2 s -1, τότε η αγωγιμότητα φτάνει τα 1, S cm -1*. Ένα δηλ. μόνο εγχυόμενο ηλεκτρόνιο είναι ικανό να μετατρέψει το σωματίδιο από μονωτή σε αγωγό [47]. Αυτό το ιδιαίτερο στοιχείο της κυψελίδας οφείλεται όπως ειπώθηκε πιο πάνω- στη διείσδυση του ηλεκτρολύτη μέσα στο πορώδες υμένιο έως σχεδόν την πίσω επαφή: αυτό έχει ως συνέπεια την απόλυτη απογύμνωση του ημιαγωγού εξαιτίας του μικρού του μεγέθους [48]. Η ενέργεια Fermi υπό σκότος βρίσκεται κατά συνέπεια στο μέσο του * Η ειδική αγωγιμότητα κ συνδέεται με την ολική πυκνότητα των e - στο TiO 2 με τη σχέση: k=n q μ, ενώ η ευκινησία των e - δίνεται από την εξίσωση Einstein: D=kTμ/q, όπου D ο συντελεστής διάχυσης των e - [49]. 34

35 ενεργειακού χάσματος, επιτρέποντας με αυτόν τον τρόπο την ανάπτυξη ισχυρών τιμών φωτοδυναμικού κατά το φωτισμό της κυψελίδας. 1.8 Βασικές ηλεκτρονιακές διεργασίες σε μια ευαισθητοποιημένη κυψελίδα: έγχυση, διαχωρισμός φορτίων, επανασυνδέσεις, μεταφορά και συλλογή στην πίσω επαφή Το φωτοδυναμικό ανοιχτού κυκλώματος (V oc ) και το ρεύμα βραχυκυκλώσεως (I sc ) αποτελούν τις κρίσιμες παραμέτρους που καθορίζουν την απόδοση μιας ευαισθητοποιημένης φωτοηλεκτροχημικής κυψελίδας. Αυτά αποτελούν τα δύο μετρούμενα μεγέθη που χαρακτηρίζουν ηλεκτρικά ένα φωτοαγώγιμο σύστημα, όπως ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο. Το ρεύμα βραχυκυκλώσεως ρυθμίζεται κυρίως από την ικανότητα της έγχυσης των φορτίων από τη χρωστική στον ημιαγωγό καθώς και της συλλογής των φωτοδιεγειρόμενων ηλεκτρονίων στο αγώγιμο υπόστρωμα. Η ανάπτυξη μέγιστης τιμής φωτοδυναμικού για μια κυψελίδα καθορίζεται από τον επιτυχή (αρχικό) διαχωρισμό των φορτίων και τις επανασυνδέσεις των ελεύθερων ηλεκτρονίων όταν αυτά δεν μπορούν να εξέλθουν από το υμένιο μέσω του αγώγιμου υποστρώματος (στο εξωτερικό κύκλωμα). Είναι λογικό λοιπόν να εξετάσουμε ενδελεχώς όλους αυτούς τους μηχανισμούς και τις διαδικασίες που εμπλέκονται για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων στο αγώγιμο υπόστρωμα για να μετρηθούν ως διαφορά δυναμικού σε ανοιχτό κύκλωμα ή ως ρεύμα μέσω μιας αντίστασης Δυναμική της ετερογενούς ηλεκτρονιακής έγχυσης Σε μια φωτοευαιθητοποιημένη κυψελίδα, η αποδιέγερση είναι επιθυμητό να γίνεται μέσω μεταφοράς του διεγειρόμενου ηλεκτρονίου από τη χρωστική προς τον ημιαγωγό, ο οποίος έτσι παίζει τον ρόλο του αποσβέστη [50]. O ακριβής μηχανισμός της έγχυσης δεν είναι απολύτως εξακριβωμένος, κυρίως όσον αφορά το ερώτημα για το αν η έγχυση γίνεται απ' ευθείας από την απλή (S) ή την τριπλή (Τ) κατάσταση (μέσω ενδοσυστηματικής διασταύρωσης) στη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού ή σε κάποια από τις επιφανειακές ενεργειακές καταστάσεις [51]. 35

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Μέταλλα: Μία ζώνη μερικώς γεμάτη ή μία ζώνη επικαλύπτει την άλλη Τα ηλεκτρόνια μπορούν

Διαβάστε περισσότερα

ρ ε υ ν α Οι ανάγκες για ενέργεια παγκοσμίως αυξάνονται συνεχώς και εκτιμάται ότι θα διπλασιασθούν

ρ ε υ ν α Οι ανάγκες για ενέργεια παγκοσμίως αυξάνονται συνεχώς και εκτιμάται ότι θα διπλασιασθούν Οργανικά Φωτοβολταϊκά Τμήμα Ηλεκτρολογίας & Κέντρο Τεχνολογίας Υλικών και Λέιζερ, ΤΕΙ Κρήτης των Δρ. Εμμανουήλ Κουδουμά, Δρ. Εμμανουηλ Κυμάκη Οι ανάγκες για ενέργεια παγκοσμίως αυξάνονται συνεχώς και εκτιμάται

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ 1. ΓΕΝΙΚΑ Τα ηλιακά στοιχεία χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή του φωτός (που αποτελεί μία μορφή ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας) σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατασκευάζονται από

Διαβάστε περισσότερα

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας

Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Χαρακτηρισμός και μοντέλα τρανζίστορ λεπτών υμενίων βιομηχανικής παραγωγής: Τεχνολογία μικροκρυσταλλικού πυριτίου χαμηλής θερμοκρασίας Υποψήφιος Διδάκτορας: Α. Χατζόπουλος Περίληψη Οι τελευταίες εξελίξεις

Διαβάστε περισσότερα

Εφαρμογές των Laser στην Φ/Β τεχνολογία: πιο φτηνό ρεύμα από τον ήλιο

Εφαρμογές των Laser στην Φ/Β τεχνολογία: πιο φτηνό ρεύμα από τον ήλιο Εφαρμογές των Laser στην Φ/Β τεχνολογία: πιο φτηνό ρεύμα από τον ήλιο Μιχάλης Κομπίτσας Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών, Ινστιτούτο Θεωρ./Φυσικής Χημείας (www.laser-applications.eu) 1 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΤΗΣ ΟΜΙΛΙΑΣ 1.

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ Γ. Λευθεριώτης Επικ. καθηγητής Αγωγοί- μονωτές- ημιαγωγοί Ενεργειακά διαγράμματα ημιαγωγού Ηλεκτρόνια (ΖΑ) Οπές (ΖΣ) Ενεργειακό χάσμα και απορρόφηση hc 1,24 Eg h Eg ev m max max Χρειάζονται

Διαβάστε περισσότερα

Πανεπιστήμιο Πατρών Πολυτεχνική σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Ακαδημαϊκό Έτος 2007-20082008 Μάθημα: Οικονομία Περιβάλλοντος για Οικονομολόγους Διδάσκων:Σκούρας Δημήτριος ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Διαβάστε περισσότερα

Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων

Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων Τι είναι ένα ηλιακό κύτταρο Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Επαφή pn +,

Διαβάστε περισσότερα

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΑΝΟΔΙΩΣΗ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΑΝΟΔΙΩΣΗ Εισαγωγή ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΝΤΟΧΗΣ ΣΤΗ ΔΙΑΒΡΩΣΗ ΤΟΥ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ ΑΝΟΔΙΩΣΗ Το γαλβανικό κελί (γαλβανική διάβρωση) είναι μια ηλεκτροχημική αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής (redox), η οποία συμβαίνει όταν δύο ανόμοια μέταλλα

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΙΑΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. 1. Ηλιακή ακτινοβολία

ΗΛΙΑΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ. 1. Ηλιακή ακτινοβολία ΗΛΙΑΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ 1. Ηλιακή ακτινοβολία Ο ήλιος ενεργεί σχεδόν, ως μια τέλεια πηγή ακτινοβολίας σε μια θερμοκρασία κοντά στους 5.800 Κ Το ΑΜ=1,5 είναι το τυπικό ηλιακό φάσμα πάνω

Διαβάστε περισσότερα

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 0 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Επιµέλεια: Οµάδα Φυσικών της Ώθησης ΘΕΜΑ A ΕΘΝΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 0 Παρασκευή, 0 Μαΐου 0 Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΦΥΣΙΚΗ Στις ερωτήσεις Α -Α να γράψετε στο τετράδιό σας τον

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ. Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΚΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΣΤΕΡΕΑΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ Περιληπτική θεωρητική εισαγωγή α) Τεχνική zchralski Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη τεχνική ανάπτυξης μονοκρυστάλλων πυριτίου (i), αρίστης ποιότητας,

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED Απαραίτητα όργανα και υλικά 15.1 Απαραίτητα όργανα και υλικά 1. LED, Φωτοδίοδοι (φωτοανιχνευτές). 2. Τροφοδοτικό με δύο εξόδους.

Διαβάστε περισσότερα

τα μεταλλικά Μια στρώμα. Για την έννοια πως αν και νανοσωματίδια (με εξάχνωση Al). πρέπει κανείς να τοποθετήσει τα μερικές δεκάδες nm πράγμα

τα μεταλλικά Μια στρώμα. Για την έννοια πως αν και νανοσωματίδια (με εξάχνωση Al). πρέπει κανείς να τοποθετήσει τα μερικές δεκάδες nm πράγμα Φραγή Coulomb σε διατάξεις που περιέχουν νανοσωματίδια. Ι. Φραγή Coulomb σε διατάξεις που περιέχουν μεταλλικά νανοσωματίδια 1. Περιγραφή των διατάξεων Μια διάταξη που περιέχει νανοσωματίδια μπορεί να αναπτυχθεί

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ 2 ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ 1. Εισαγωγή. Η ενέργεια, όπως είναι γνωστό από τη φυσική, διαδίδεται με τρεις τρόπους: Α) δι' αγωγής Β) δια μεταφοράς Γ) δι'ακτινοβολίας Ο τελευταίος τρόπος διάδοσης

Διαβάστε περισσότερα

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΟΠΤΙΚΗ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ AΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ [1] ΘΕΩΡΙΑ Σύμφωνα με τη κβαντομηχανική, τα άτομα απορροφούν ηλεκτρομαγνητική ενέργεια με διακριτό τρόπο, με «κβάντο» ενέργειας την ενέργεια hv ενός φωτονίου,

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ. Άσκηση 2 η : Φασματοφωτομετρία. ΓΕΩΠΟΝΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Γενικό Τμήμα Εργαστήριο Χημείας Άσκηση 2 η : ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1. Εκχύλιση - Διήθηση Διαχωρισμός-Απομόνωση 2. Ποσοτικός Προσδιορισμός 3. Ποτενσιομετρία 4. Χρωματογραφία Ηλεκτροχημεία Διαχωρισμός-Απομόνωση 5. Ταυτοποίηση Σακχάρων Χαρακτηριστικές

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΜΕ ΕΥΕΛΙΞΙΑ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ

ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΜΕ ΕΥΕΛΙΞΙΑ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΜΕ ΕΥΕΛΙΞΙΑ ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗΣ ΣΤΑ ΚΤΙΡΙΑ Μαρία Τρυπαναγνωστοπούλου Πανεπιστήμιο Πατρών Ιωάννης Κούτσελας Πανεπιστήμιο Πατρών ΠΕΡΙΛΗΨΗ Ο κτιριακός τομέας αποτελεί έναν από τους πλέον σημαντικούς

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία 1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία Ιωάννης Πούλιος Αθανάσιος Κούρας Ευαγγελία Μανώλη ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 54124

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του

Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του L.E.D Δίοδος Εκπομπής Φωτός, (LED, Light Emitting Diode), αποκαλείται ένας ημιαγωγός ο οποίος εκπέμπει φωτεινή ακτινοβολία στενού φάσματος όταν του παρέχεται μία ηλεκτρική τάση κατά τη φορά ορθής πόλωσης

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES) ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ (SPECTROMETRIC TECHNIQUES) ΑΘΗΝΑ, ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ 2014 ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ Στηρίζονται στις αλληλεπιδράσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με την ύλη. Φασματομετρία=

Διαβάστε περισσότερα

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n Δ. Γ. Παπαγεωργίου Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων dpapageo@cc.uoi.gr http://pc164.materials.uoi.gr/dpapageo Επαφή p n Ανάστροφη πόλωση Πολώνουμε

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εργαστήριο Φυσικής IΙ. Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου με χρήση υπολογιστή. 1. Σκοπός. 2. Σύντομο θεωρητικό μέρος

ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ. Εργαστήριο Φυσικής IΙ. Μελέτη της απόδοσης φωτοβολταϊκού στοιχείου με χρήση υπολογιστή. 1. Σκοπός. 2. Σύντομο θεωρητικό μέρος ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1. Σκοπός Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι μία διάταξη ημιαγωγών η οποία μετατρέπει την φωτεινή ενέργεια που προσπίπτει σε αυτήν σε ηλεκτρική.. Όταν αυτή φωτιστεί με φωτόνια κατάλληλης συχνότητας

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑΣ Γραφείο 211 Επίκουρος Καθηγητής: Δ. Τσιπλακίδης Τηλ.: 2310 997766 e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url:

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΕΝΔΟΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 3 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6) ΘΕΜΑ 1ο Α. Στις

Διαβάστε περισσότερα

τραχύτητα των σωματιδίων δεν είχε μέχρι τώρα μελετηθεί σε σημαντικό βαθμό στη βιβλιογραφία. Η παρούσα μελέτη περιλαμβάνει μετρήσεις μορφολογίας,

τραχύτητα των σωματιδίων δεν είχε μέχρι τώρα μελετηθεί σε σημαντικό βαθμό στη βιβλιογραφία. Η παρούσα μελέτη περιλαμβάνει μετρήσεις μορφολογίας, Περίληψη Αντικείμενο της παρούσας διδακτορικής διατριβής, υπό τον τίτλο Διεπιφανειακές αλληλεπιδράσεις και μοριακή δυναμική σε οργανικά-ανόργανα νανοσύνθετα πολυμερικά υλικά, είναι η συστηματική μελέτη

Διαβάστε περισσότερα

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ ΤΑΞΗ: ΜΑΘΗΜΑ: Β ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Ηµεροµηνία: Κυριακή 3 Μαΐου 015 ιάρκεια Εξέτασης: ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ A Στις ηµιτελείς προτάσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό

Διαβάστε περισσότερα

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗ ΘΕΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ «Δ ΘΕΜΑΤΑ ΑΤΟΜΙΚΕΣ ΘΕΩΡΙΕΣ» ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ Χ. Δ. ΦΑΝΙΔΗΣ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ 2014-2015 1. ΘΕΜΑ Δ Ένα άτομο

Διαβάστε περισσότερα

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6) Αντικαθιστώντας το r με r n, έχουμε: Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6) Αντικαθιστώντας n=1, βρίσκουμε την τροχιά με τη μικρότερη ακτίνα n: Αντικαθιστώντας την τελευταία εξίσωση στη 2.6, παίρνουμε: Αν

Διαβάστε περισσότερα

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου

Οργανική Χημεία. Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου Οργανική Χημεία Κεφάλαια 12 &13: Φασματοσκοπία μαζών και υπερύθρου 1. Γενικά Δυνατότητα προσδιορισμού δομών με σαφήνεια χρησιμοποιώντας τεχνικές φασματοσκοπίας Φασματοσκοπία μαζών Μέγεθος, μοριακός τύπος

Διαβάστε περισσότερα

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή

Φωτοσύνθεση: η διεργασία που τρέφει τη βιόσφαιρα. η τροφή Φυσιολογία Φυτών Φυσιολογία Φυτών Πως λειτουργεί ένα ακίνητος οργανισμός? Πως αντιμετωπίζει βιοτικούς και αβιοτικούς παράγοντες καταπόνησης? Πως σχετίζεται η ακινησία με το γεγονός ότι η τροφή των φυτών

Διαβάστε περισσότερα

γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ

γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ η εξεταστική περίοδος από 9//5 έως 9//5 γ ρ α π τ ή ε ξ έ τ α σ η σ τ ο μ ά θ η μ α Φ Υ Σ Ι Κ Η Γ Ε Ν Ι Κ Η Σ Π Α Ι Δ Ε Ι Α Σ B Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ Τάξη: Β Λυκείου Τμήμα: Βαθμός: Ονοματεπώνυμο: Καθηγητής: Θ

Διαβάστε περισσότερα

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C.

ΟΡΟΣΗΜΟ ΘΕΜΑ Δ. Δίνονται: η ταχύτητα του φωτός στο κενό c 0 = 3 10, η σταθερά του Planck J s και για το φορτίο του ηλεκτρονίου 1,6 10 C. Σε μια διάταξη παραγωγής ακτίνων X, η ηλεκτρική τάση που εφαρμόζεται μεταξύ της ανόδου και της καθόδου είναι V = 25 kv. Τα ηλεκτρόνια ξεκινούν από την κάθοδο με μηδενική ταχύτητα, επιταχύνονται και προσπίπτουν

Διαβάστε περισσότερα

Δελτίο μαθήματος (Syllabus): ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Δελτίο μαθήματος (Syllabus): ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Δελτίο μαθήματος (Syllabus): ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Κωδικός μαθήματος: ΝΠ-01 Κύκλος/Επίπεδο σπουδών: Προπτυχιακό Εξάμηνο σπουδών: Πρώτο (1 ο ) Τύπος μαθήματος Χ Υποβάθρου / Γενικών Γνώσεων Επιστημονικής

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΑΤΟΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ. 1 η Ατομική θεωρία 2.1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ. 2 η Ατομική θεωρία (Thomson)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΑΤΟΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ. 1 η Ατομική θεωρία 2.1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ. 2 η Ατομική θεωρία (Thomson) 1 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο ΑΤΟΜΙΚΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ 2.1. ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟΥ ΣΤΟ ΑΤΟΜΟ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ 2 η Ατομική θεωρία (Thomson) Tο άτομο αποτελείται από μία σφαίρα ομοιόμορφα κατανεμημένου θετικού φορτίου μέσα στην

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ 5 ΧΡΟΝΙΑ ΕΜΠΕΙΡΙΑ ΣΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Α Στις ερωτήσεις Α-Α να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή φράση, η οποία

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΚΑΙ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 30 ΜΑΪΟΥ 2014 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

Το Καφενείο της Επιστήμης (5 ος κύκλος) Ίδρυμα Ευγενίδου, Γαλλικό Ινστιτούτο, Βρετανικό Συμβούλιο

Το Καφενείο της Επιστήμης (5 ος κύκλος) Ίδρυμα Ευγενίδου, Γαλλικό Ινστιτούτο, Βρετανικό Συμβούλιο Το Καφενείο της Επιστήμης (5 ος κύκλος) «Η Φωτοχημεία στην υπηρεσία της προστασίας του περιβάλλοντος: Νέα Φωτοβολταϊκά Συστήματα με χρήση καινοτόμων νανο-υλικών» Οικονομόπουλος Σόλων Ινστιτούτο Θεωρητικής

Διαβάστε περισσότερα

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΑΡΧΗ ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΚΑΙ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 0 ΜΑΪΟΥ 204 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ:

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΤΟΥ PLANCK

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΤΟΥ PLANCK ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΤΟΥ PLANCK Με τη βοήθεια του φωτοηλεκτρικού φαινομένου προσδιορίσαμε τη σταθερά του Planck. Βρέθηκε h=(3.50±0.27) 10-15 ev sec. Προσδιορίσαμε επίσης το έργο εξόδου της καθόδου του

Διαβάστε περισσότερα

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Διάλεξη 1: Ημιαγωγοί Δίοδος pn Δρ. Δ. ΛΑΜΠΑΚΗΣ 1 Ταλαντωτές. Πολυδονητές. Γεννήτριες συναρτήσεων. PLL. Πολλαπλασιαστές. Κυκλώματα μετατροπής και επεξεργασίας σημάτων. Εφαρμογές με

Διαβάστε περισσότερα

Ευαισθητοποιημένη χημειοφωταύγεια με νανοδομημένους καταλύτες - Προοπτικές εφαρμογής της μεθόδου στην αναλυτική χημεία

Ευαισθητοποιημένη χημειοφωταύγεια με νανοδομημένους καταλύτες - Προοπτικές εφαρμογής της μεθόδου στην αναλυτική χημεία Ευαισθητοποιημένη χημειοφωταύγεια με νανοδομημένους καταλύτες - Προοπτικές εφαρμογής της μεθόδου στην αναλυτική χημεία Δρ Κυριάκος Παπαδόπουλος Ερευνητής Α Ινστιτούτο Φυσικοχημείας ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος Δεκέμβριος

Διαβάστε περισσότερα

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΦΑΣΜΑΤΟΜΕΤΡΙΑ: Μέτρηση της έντασης της (συνήθως) ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με (φωτοηλεκτρικούς ήάλλους κατάλληλους) μεταλλάκτες, μετάτην αλληλεπίδραση της με

Διαβάστε περισσότερα

Συντακτική Οµάδα: έσποινα Παναγιωτίδου

Συντακτική Οµάδα: έσποινα Παναγιωτίδου ιαθεµατική Εργασία µε Θέµα: Οι Φυσικές Επιστήµες στην Καθηµερινή µας Ζωή Η Ηλιακή Ενέργεια Τµήµα: β2 Γυµνασίου Υπεύθυνος Καθηγητής: Παζούλης Παναγιώτης Συντακτική Οµάδα: έσποινα Παναγιωτίδου ΗΛΙΑΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Διαβάστε περισσότερα

6. Ατομικά γραμμικά φάσματα

6. Ατομικά γραμμικά φάσματα 6. Ατομικά γραμμικά φάσματα Σκοπός Κάθε στοιχείο έχει στην πραγματικότητα ένα χαρακτηριστικό γραμμικό φάσμα, οφειλόμενο στην εκπομπή φωτός από πυρωμένα άτομα του στοιχείου. Τα φάσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν

Διαβάστε περισσότερα

Φύλλο εργασίας Το φωτοβολταϊκό στοιχείο

Φύλλο εργασίας Το φωτοβολταϊκό στοιχείο Φύλλο εργασίας Το φωτοβολταϊκό στοιχείο Στοιχεία ομάδας: Ονοματεπώνυμο Α.Μ. Ημερομηνία: Τμήμα: Απαραίτητες Θεωρητικές Γνώσεις: Το φωτοβολταϊκό στοιχείο είναι μία διάταξη που μετατρέπει τη φωτεινή ενέργεια

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ

ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΜΑΘΗΜΑ: Τεχνολογία Μετρήσεων ΙΙ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Αν. Καθ. Δρ Μαρία Α. Γούλα ΤΜΗΜΑ: Μηχανικών Περιβάλλοντος & Μηχανικών Αντιρρύπανσης 1 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative

Διαβάστε περισσότερα

Al + He X + n, ο πυρήνας Χ είναι:

Al + He X + n, ο πυρήνας Χ είναι: ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 10 IOYNIOY 015 - ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΠΕΝΤΕ (5) Θέμα Α

Διαβάστε περισσότερα

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ ΚΑΙ ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ Απεικόνιση ηλεκτρονίων ατόμων σιδήρου ως κύματα, διατεταγμένων κυκλικά σε χάλκινη επιφάνεια, με την τεχνική μικροσκοπικής σάρωσης σήραγγας. Δημήτρης

Διαβάστε περισσότερα

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

είναι τα μήκη κύματος του φωτός αυτού στα δύο υλικά αντίστοιχα, τότε: γ. 1 Β) Να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. Β.1 Μονοχρωματικό φως, που διαδίδεται στον αέρα, εισέρχεται ταυτόχρονα σε δύο οπτικά υλικά του ίδιου πάχους d κάθετα στην επιφάνειά τους, όπως φαίνεται στο σχήμα. Οι χρόνοι διάδοσης του φωτός στα δύο υλικά

Διαβάστε περισσότερα

ΑΣΚΗΣΗ 5 ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ (Σύνθεση και χαρακτηρισμός έγχρωμων υάλων οξειδίων)

ΑΣΚΗΣΗ 5 ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ (Σύνθεση και χαρακτηρισμός έγχρωμων υάλων οξειδίων) ΑΣΚΗΣΗ 5 ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ (Σύνθεση και χαρακτηρισμός έγχρωμων υάλων οξειδίων) Το χρώμα σε ένα υλικό μπορεί να οφείλεται σε: Σκέδαση, Ανάκλαση και Διασπορά του φωτός Άτομα και Ιόντα Μόρια Μεταφορά

Διαβάστε περισσότερα

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2 ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων Ημιαγωγοί Δίοδος Επαφής Κεφάλαιο 3 ο Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Γ. Τσιατούχας SI Techology ad Comuter Architecture ab ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Διάρθρωση 1. Φράγμα δυναμικού.

Διαβάστε περισσότερα

Εκπαιδευτικό υλικό στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Chain Reaction: Α sustainable approach to inquiry based Science Education

Εκπαιδευτικό υλικό στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Chain Reaction: Α sustainable approach to inquiry based Science Education Εκπαιδευτικό υλικό στα πλαίσια του Ευρωπαϊκού Προγράμματος Chain Reaction: Α sustainable approach to inquiry based Science Education «Πράσινη» Θέρμανση Μετάφραση-επιμέλεια: Κάλλια Κατσαμποξάκη-Hodgetts

Διαβάστε περισσότερα

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ ΑΣΚΗΣΗ 1 Άτομα αερίου υδρογόνου που βρίσκονται στη θεμελιώδη κατάσταση (n = 1), διεγείρονται με κρούση από δέσμη ηλεκτρονίων που έχουν επιταχυνθεί από διαφορά δυναμικού

Διαβάστε περισσότερα

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS) ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS) Γ. Αλεξίου, Β. Περδικάρη, Π. Δημητρακέλλης, Ε. Φάρσαρη, Α. Καλαμπούνιας, Ε.Αμανατίδης και Δ.Ματαράς

Διαβάστε περισσότερα

Ατομικά γραμμικά φάσματα

Ατομικά γραμμικά φάσματα Ατομικά γραμμικά φάσματα Σκοπός Κάθε στοιχείο έχει στην πραγματικότητα ένα χαρακτηριστικό γραμμικό φάσμα, οφειλόμενο στην εκπομπή φωτός από πυρωμένα άτομα του στοιχείου. Τα φάσματα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά)

Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά) ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εργαστήριο Υλικών ΙΙ (Κεραμικά & Σύνθετα Υλικά) Οπτικές Ιδιότητες Κεραμικών Διδάσκοντες: Αναπλ. Καθ. Σ. Αγαθόπουλος, Καθ. Δ. Γουρνής, Καθ. Μ. Καρακασίδης

Διαβάστε περισσότερα

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR

Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR Φασματοσκοπία Ερμηνεία & εφαρμογές : Φασματοσκοπίας UV/ορατού Φασματοσκοπίας υπερύθρου Φασματοσκοπίας άπω υπερύθρου / μικροκυμάτων Φασματοσκοπίας φθορισμού Φασματοσκοπίας NMR Ποια φαινόμενα παράγουν τα

Διαβάστε περισσότερα

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης

Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Η θερμική υπέρυθρη εκπομπή της Γης Δορυφορικές μετρήσεις στο IR. Θεωρητική θεώρηση της τηλεπισκόπισης της εκπομπήςτηςγήινηςακτινοβολίαςαπό δορυφορικές πλατφόρμες. Μοντέλα διάδοσης της υπέρυθρης ακτινοβολίας

Διαβάστε περισσότερα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Εργασία στο μάθημα Οικολογία για μηχανικούς Παπαλού Ελευθερία Α.Μ. 7483 Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης Α εξάμηνο έτος 2009-2010 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Ηλιακή ενέργεια και φωτοβολταϊκά 2.

Διαβάστε περισσότερα

(Β' Τάξη Εσπερινού) Έργο Ενέργεια

(Β' Τάξη Εσπερινού) Έργο Ενέργεια Φυσική Α' Γενικού Λυκείου (Α' Τάξη Εσπερινού) Ευθύγραμμες Κινήσεις: Ομαλή Ομαλά μεταβαλλόμενη Μεγέθη κινήσεων Χρονική στιγμή χρονική διάρκεια Θέση Μετατόπιση Ταχύτητα (μέση στιγμιαία) Επιτάχυνση Εξισώσεις

Διαβάστε περισσότερα

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο Φασματοσκοπία Raman (Raman Spectroscopy)

Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο Φασματοσκοπία Raman (Raman Spectroscopy) Ενόργανη Ανάλυση Εργαστήριο Φασματοσκοπία Raman (Raman Spectroscopy) Πέτρος Α. Ταραντίλης 1 Σκέδαση Raman 2 Οργανολογία Φασματομέτρου Raman Ανιχνευτής σύζευξης φορτίου - chargecoupled device (CCD) είγμα

Διαβάστε περισσότερα

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1 Η2 Μελέτη ηµιαγωγών 1. Σκοπός Στην περιοχή της επαφής δυο ηµιαγωγών τύπου p και n δηµιουργούνται ορισµένα φαινόµενα τα οποία είναι υπεύθυνα για τη συµπεριφορά της επαφής pn ή κρυσταλλοδιόδου, όπως ονοµάζεται,

Διαβάστε περισσότερα

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ 1 Ιδιότητες εξαρτώμενες από το μέγεθος Στην νανοκλίμακα, οι ιδιότητες εξαρτώνται δραματικά από το μέγεθος Για παράδειγμα, ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΝΑΝΟΥΛΙΚΩΝ (1) Θερμικές ιδιότητες θερμοκρασία

Διαβάστε περισσότερα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ 05 2 0 ΘΕΡΙΝΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝ. ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ ο Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις -4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση..

Διαβάστε περισσότερα

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ

ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΥΝΘΕΣΗ ΝΑΝΟΣΩΛΗΝΩΝ ΑΝΘΡΑΚΑ ΜΕΣΩ ΘΕΡΜΟΛΥΣΗΣ ΟΡΓΑΜΟΜΕΤΑΛΛΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ ΣΕ ΣΤΕΡΕΑ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Α.Μ. Νέτσου 1, Ε. Χουντουλέση 1, Μ.Περράκη 2, Α.Ντζιούνη 1, Κ. Κορδάτος 1 1 Σχολή Χημικών Μηχανικών, ΕΜΠ 2 Σχολή

Διαβάστε περισσότερα

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 6-1 6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ 6.1. ΙΑ ΟΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Πολλές βιοµηχανικές εφαρµογές των πολυµερών αφορούν τη διάδοση της θερµότητας µέσα από αυτά ή γύρω από αυτά. Πολλά πολυµερή χρησιµοποιούνται

Διαβάστε περισσότερα

ΜΕΡΟΣ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΜΩΝ

ΜΕΡΟΣ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΜΩΝ ΜΕΡΟΣ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΣΠΙΝΘΗΡΙΣΜΩΝ 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σπινθηριστές ήταν από τα πρώτα όργανα που χρησιμοποιήθηκαν για την ανίχνευση της ραδιενέργειας, χρησιμοποιούνται δε ευρέως έως και σήμερα. Η λειτουργία

Διαβάστε περισσότερα

Παρασκευή και μελέτη ευαισθητοποιημένων ηλιακών κυψελίδων (DSSCs) με μείγματα οργανικών χρωστικών.

Παρασκευή και μελέτη ευαισθητοποιημένων ηλιακών κυψελίδων (DSSCs) με μείγματα οργανικών χρωστικών. ΠΑΝΕΠΙΣΤΉΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΏΝ ΕΠΙΣΤΗΜΏΝ - ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Παρασκευή και μελέτη ευαισθητοποιημένων ηλιακών κυψελίδων (DSSCs) με μείγματα οργανικών χρωστικών.

Διαβάστε περισσότερα

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός Maximum Permissible Exposure (MPE) - Nominal Hazard Zone (NHZ) Μέγιστη Επιτρεπτή Έκθεση (MPE) Το

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α. Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α. Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ Εργαστήριο ΑΠΕ I Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ Ηλιακή Ενέργεια ΤΕΙ ΔΥΤΙΚΗΣ ΕΛΛΑΔΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ Τ.Ε. 2 Αλληλεπίδραση

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου

ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου 2. ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΤΕΙ Καβάλας, Τμήμα Δασοπονίας και Διαχείρισης Φυσικού Περιβάλλοντος Μάθημα Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας Υπεύθυνη : Δρ Μάρθα Λαζαρίδου Αθανασιάδου ΗΛΙΑΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ Με τον όρο ακτινοβολία

Διαβάστε περισσότερα

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗΣ ΚΥΨΕΛΙΔΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗΣ ΚΥΨΕΛΙΔΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΡΗΤΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΟΧΗΜΙΚΗΣ ΚΥΨΕΛΙΔΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Εκπόνηση: Δαλαμάγκας

Διαβάστε περισσότερα

Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode)

Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode) Άσκηση 3 Η φωτο-εκπέµπουσα δίοδος (Light Emitting Diode) Εισαγωγή Στην προηγούµενη εργαστηριακή άσκηση µελετήσαµε την δίοδο ανόρθωσης ένα στοιχείο που σχεδιάστηκε για να λειτουργεί ως µονόδροµος αγωγός.

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΜΑ ο ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Στις ερωτήσεις - να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.. Το έτος 2005 ορίστηκε ως έτος Φυσικής

Διαβάστε περισσότερα

ΚΟΚΚΙΝΟΥΛΗ ΝΙΚΟΛΕΤΑ, Χηµικός Μηχανικός, MSc

ΚΟΚΚΙΝΟΥΛΗ ΝΙΚΟΛΕΤΑ, Χηµικός Μηχανικός, MSc ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕ ΤΙΤΛΟ : «ΚΕΛΙΑ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΜΕ ΑΠΕΥΘΕΙΑΣ ΤΡΟΦΟ ΟΣΙΑ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ» ΚΟΚΚΙΝΟΥΛΗ ΝΙΚΟΛΕΤΑ, Χηµικός Μηχανικός, MSc ΟΜΗ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΥΨΕΛΙ ΕΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Διαβάστε περισσότερα

Το Φως της Αστροφυσικής Αν. καθηγητής Στράτος Θεοδοσίου Πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών

Το Φως της Αστροφυσικής Αν. καθηγητής Στράτος Θεοδοσίου Πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών Το Φως της Αστροφυσικής Αν. καθηγητής Στράτος Θεοδοσίου Πρόεδρος της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών Το φως που έρχεται από τα άστρα είναι σύνθετο και καλύπτει ολόκληρο το εύρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Διαβάστε περισσότερα

Περιβαλλοντικές απόψεις της παροχής ενέργειας στις χηµικές αντιδράσεις.

Περιβαλλοντικές απόψεις της παροχής ενέργειας στις χηµικές αντιδράσεις. Περιβαλλοντικές απόψεις της παροχής ενέργειας στις χηµικές αντιδράσεις. Περίληψη Η επιβάρυνση του περιβάλλοντος που προκαλείται από την παροχή ηλεκτρικής ή θερµικής ενέργειας είναι ιδιαίτερα σηµαντική.

Διαβάστε περισσότερα

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης

Μοριακή Φασματοσκοπία I. Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης Μοριακή Φασματοσκοπία I Παραδόσεις μαθήματος Θ. Λαζαρίδης 2 Τι μελετά η μοριακή φασματοσκοπία; Η μοριακή φασματοσκοπία μελετά την αλληλεπίδραση των μορίων με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία Από τη μελέτη

Διαβάστε περισσότερα

Μέτρηση της φωτοαγωγιμότητας του CdS συναρτήσει της έντασης και της συχνότητας της ακτινοβολίας διέγερσης

Μέτρηση της φωτοαγωγιμότητας του CdS συναρτήσει της έντασης και της συχνότητας της ακτινοβολίας διέγερσης ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΣΥΜΠΥΚΝΩΜΕΝΗΣ ΥΛΗΣ ΑΣΚΗΣΗ 5 Καθηγητής : κος Θεοδώνης Ιωάννης Όνομα σπουδάστριας : Καρανικολάου Μαρία ΑΜ : 09107075 Μέτρηση της φωτοαγωγιμότητας

Διαβάστε περισσότερα

ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS)

ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS) ΦΑΣΜΑΤΟΦΩΤΟΜΕΤΡΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV VIS) Εισαγωγή Η απορρόφηση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από ιόντα και μόρια αποτελεί τη βάση για ποιοτική ανίχνευση και για ποσοτικό προσδιορισμό των ενώσεων

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΦΥΣΙΚΗ Γ.Π. Γ Λυκείου / Το Φως 1. Η υπεριώδης ακτινοβολία : a) δεν προκαλεί αμαύρωση της φωτογραφικής πλάκας. b) είναι ορατή. c) χρησιμοποιείται για την αποστείρωση ιατρικών εργαλείων. d) έχει μήκος κύματος

Διαβάστε περισσότερα

Γραπτή «επί πτυχίω» εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2017

Γραπτή «επί πτυχίω» εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Ιανουάριος 2017 Ερώτηση 1 (10 μονάδες) - ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ (Καθ. Β.Ζασπάλης) Σε μια διεργασία ενανθράκωσης

Διαβάστε περισσότερα

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία

Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΠΙΣΤΗΜΗ - ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Εργαστηριακή Άσκηση: Μεταφορά Ενέργειας με Ακτινοβολία Σκοπός της Εργαστηριακής Άσκησης: Να προσδιοριστεί ο τρόπος με τον οποίο μεταλλικά κουτιά με επιφάνειες διαφορετικού

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α ΘΕΜΑ ο ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α Α Ποιο φαινόμενο ονομάζεται διασκεδασμός του φωτός; Πώς εξαρτάται ο δείκτης διάθλασης ενός οπτικού μέσου από το μήκος κύματος; Β Στις παρακάτω ερωτήσεις πολλαπλής

Διαβάστε περισσότερα

Λύσεις 3 ης Γραπτής Εργασίας (Φασματοσκοπία)

Λύσεις 3 ης Γραπτής Εργασίας (Φασματοσκοπία) Ακαδημαϊκό έτος 014-15 Θέμα 1. α) Υπολογίστε το μήκος κύματος, τον κυματάριθμο και την ενέργεια των εκπεμπόμενων κυμάτων ενός ραδιοφωνικού σταθμού που εκπέμπει στα 88.8 MHz στην μπάντα των FM. β) Συγκρίνετε

Διαβάστε περισσότερα

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ (Α. Χημική Θερμοδυναμική) H 298 ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ 4-5 (Α. Χημική Θερμοδυναμική) η Άσκηση Από τα δεδομένα του πίνακα που ακολουθεί και δεχόμενοι ότι όλα τα αέρια είναι ιδανικά, να υπολογίσετε: α)

Διαβάστε περισσότερα

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ Φωτοηλεκτρονιακή φασματοσκοπία ΠΕΡΙΚΛΗΣ ΑΚΡΙΒΟΣ Τμήμα Χημείας Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό

Διαβάστε περισσότερα

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ Κεφάλαιο 2 - Ηλεκτρικό Ρεύμα Επιμέλεια: Αγκανάκης Παναγιώτης, Φυσικός https://physicscourses.wordpress.com/ Με ποιες θεμελιώδεις έννοιες συνδέεται το ηλεκτρικό ρεύμα; Το

Διαβάστε περισσότερα

(1) i mig,k = z 2 kf 2 u k c k (2) i mig = i mig,k = z 2 kf 2 u k c k. k=1. k=1

(1) i mig,k = z 2 kf 2 u k c k (2) i mig = i mig,k = z 2 kf 2 u k c k. k=1. k=1 Αριθμοί μεταφοράς Α. Καραντώνης 1 Σκοπός Σκοπός της άσκησης είναι ο πειραματικός προσδιορισμός των αριθμών μεταφοράς με τη μέθοδο Hittorf. Ειδικότερα, προσδιορίζονται ο αριθμοί μεταφοράς κατιόντων υδρογόνου

Διαβάστε περισσότερα

Εργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου.

Εργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου. Εργαστήριο Φυσικής Χηµείας Π. Δ. Γιαννακουδάκης Εργαστηριακός υπολογισμός του πρότυπου δυναμικού ενός οξειδοαναγωγικού ημιστοιχείου. 1. κατηγορίες ημιστοιχείων Ένα ημιστοιχείο αποτελείται πάντα από δύο

Διαβάστε περισσότερα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ LASER ΤΜΗΜΑ ΟΠΤΙΚΗΣ & ΟΠΤΟΜΕΤΡΙΑΣ ΑΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ «Ίσως το φως θα ναι μια νέα τυραννία. Ποιος ξέρει τι καινούρια πράγματα θα δείξει.» Κ.Π.Καβάφης ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ LASER Εισαγωγικές Έννοιες

Διαβάστε περισσότερα

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. Κεφάλαιο 1 Το Φως Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. Το φως διαδίδεται στο κενό με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s. 3 Η ταχύτητα του φωτός μικραίνει, όταν το φως

Διαβάστε περισσότερα

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής

Όλα τα θέματα των εξετάσεων έως και το 2014 σε συμβολή, στάσιμα, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, ανάκλαση - διάθλαση Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ. Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής Η/Μ ΚΥΜΑΤΑ 1. Τα ηλεκτροµαγνητικά κύµατα: Ερωτήσεις Πολλαπλής επιλογής α. είναι διαµήκη. β. υπακούουν στην αρχή της επαλληλίας. γ. διαδίδονται σε όλα τα µέσα µε την ίδια ταχύτητα. δ. Δημιουργούνται από

Διαβάστε περισσότερα

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013 ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΘΕΡΙΝΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 10/11/2013 ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα

Διαβάστε περισσότερα

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από

Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από Δίοδοι Ορισμός της διόδου - αρχή λειτουργίας Η δίοδος είναι μια διάταξη από ημιαγώγιμο υλικό το οποίο επιτρέπει την διέλευση ροής ρεύματος μόνο από την μία κατεύθυνση, ανάλογα με την πόλωσή της. Κατασκευάζεται

Διαβάστε περισσότερα

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Σ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 2 ΙΟΥΝΙΟΥ 2005 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΠΤΑ (7) ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4

Διαβάστε περισσότερα

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 1 Η υπέρυθρη ακτινοβολία α συμμετέχει στη μετατροπή του οξυγόνου της ατμόσφαιρας σε όζον β προκαλεί φωσφορισμό γ διέρχεται μέσα από την ομίχλη και τα σύννεφα δ έχει μικρότερο μήκος κύματος από την υπεριώδη

Διαβάστε περισσότερα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: Ηλεκτρικό Ρεύμα Μέρος 1 ο Βασίλης Γαργανουράκης Φυσική ήγ Γυμνασίου Εισαγωγή Στο προηγούμενο κεφάλαιο μελετήσαμε τις αλληλεπιδράσεις των στατικών (ακίνητων) ηλεκτρικών φορτίων. Σε αυτό το κεφάλαιο

Διαβάστε περισσότερα

Παγκόσμια Κατανάλωση Ενέργειας

Παγκόσμια Κατανάλωση Ενέργειας ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΠΗΓΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Ήλιος Κίνηση και ελκτικό δυναμικό του ήλιου, της σελήνης και της γης Γεωθερμική ενέργεια εκλύεται από ψύξη του πυρήνα, χημικές αντιδράσεις και ραδιενεργό υποβάθμιση στοιχείων

Διαβάστε περισσότερα