Uutiset ja tapahtumat - Tampereen teknillinen yliopisto

Ville Polojärvelle Suomen fotoniikan seuran parhaan väitöskirjan palkinto

Suomen fotoniikan seura on myöntänyt TTY:n tutkija, TkT Ville Polojärvelle vuoden 2016 parhaan väitöskirjan palkinnon. Polojärven optoelektroniikan alan väitöskirja käsittelee III-V-puolijohteista valmistettujen aurinkokennojen optisia, sähköisiä ja rakenteellisia ominaisuuksia.

Väitöstyössä ”Novel III-V Heterostructures for High Efficiency Solar Cells: Studies of Electrical and Optical Properties” tutkittiin monenlaisia aurinkokennoihin potentiaalisesti soveltuvia eri mittakaavan puolijohdeheterorakenteita; nanorakenteista muutamien mikrometrien paksuisiin puolijohdekerroksiin. Esimerkkeinä tällaisista heterorakenteista ovat kvanttipisteet, kvanttikaivot ja hilasovitetut GaInNAsSb-materiaaliperheeseen kuuluvat puolijohdemateriaalit.

Väitöskirjatutkimuksella kyettiin parantamaan TTY:llä valmistettujen III-V-puolijohteisiin perustuvien aurinkokennojen hyötysuhdetta. Tällaisia moniliitosaurinkokennoja käytetään avaruudessa satelliittien energianlähteenä sekä maan päällä keskittävän auringonvalon sovelluksissa (concentrated photovoltaics, CPV). Hyötysuhteen maksimoiminen on ensisijaisen tärkeätä, koska se vaikuttaa koko systeemin tehokkuuteen ja hintaan. Avaruussovelluksissa korkealla tehopainosuhteella on suuri merkitys. Avaruuskennojen tulee kestää myös auringosta peräisin olevien korkeaenergeettisten varattujen hiukkasten pommitusta.

Yksi keskeisimmistä väitöskirjan tuloksista liittyy infrapunasäteilyä hyödyntävän GaInNAsSb-materiaaliperheen ominaisuuksien ymmärtämiseen ja materiaalin laadun parantamiseen. Erittäin korkeita hyötysuhteita ei ole mahdollista saavuttaa, ellei auringon spektriä kyetä hyödyntämään tehokkaasti korkeaenergeettisestä ultraviolettisäteilystä aina infrapunasäteilyyn saakka.

Polojärven väitöskirja on osa TTY:n Optoelektroniikan tutkimuskeskuksen laajempaa aurinkokennojen huippututkimusta, joka on saanut rahoitusta muun muassa Euroopan tiedeneuvostolta (ERC), Tekesiltä, Euroopan avaruusjärjestöltä (ESA) sekä eri säätiöiltä. Näiden aurinkokennoprojektien parissa työskentelee tällä hetkellä yksitoista henkilöä.

Pitkäjänteisen tutkimustyön tuloksena TTY:llä valmistetut aurinkokennot ovat hyötysuhteeltaan jo maailman huippuluokkaa. Parhaat avaruuskennot tuottavat yli 30 prosentin hyötysuhteen kaupallisten avaruuskennojen hyötysuhteen ollessa tyypillisesti hieman alle 30 prosenttia. Keskittävän valon sovelluksissa Tampereen hyötysuhde-ennätys on yli 40 prosenttia, mutta tavoite on saavuttaa yli 50 prosentin hyötysuhde ja ottaa samalla maailmanennätys haltuun.

Suomen fotoniikan seuran parhaan väitöskirjan palkinnon valintakriteerit vuonna 2016:

  1. Tieteellinen vaikutus (väitöskirjan julkaisujen tieteellinen laatu ja lukumäärä)
  2. Yhteiskunnallinen vaikutus (miten väitöskirjan tuloksia voidaan hyödyntää sovelluksissa)
  3. Väitöskirjan yleinen laadukkuus

 

Ville Polojärvi työskentelee tutkijatohtorina Fotoniikan laboratorion Optoelektroniikan tutkimuskeskuksessa, professori Mircea Guinan ryhmässä. TkT Polojärvi toimii aurinkokennojen prosessointitiimin johtajana ja vastaa aurinkokennojen prosessoinnista ja prosessin kehittämisestä sekä tutkii muun muassa erilaisia puolijohdemateriaaleja, nanorakenteita ja ohutkalvoja.

Väitöskirja: Novel III-V Heterostructures for High Efficiency Solar Cells: Studies of Electrical and Optical Properties

Väitöstiedote 9.5.2016: Tehokkaampia aurinkokennoja uusilla puolijohderakenteilla

Suomen fotoniikan seura

Uutisen jättäjä: Tuuli Laukkanen
Uutisen päivittäjä: Virpi Andersin
Asiasanat: tiede ja tutkimus, väitöskirja, palkinto, optoelektroniikka, fotoniikka