Osoba odpowiedzialna za przedmiot: prof. dr hab. inż. Michał Malinowski

 

Streszczenie
Cel przedmiotu: Podstawowym celem przedmiotu będzie przekazanie wiedzy studentom o dynamicznie rozwijającym się dziale nauki i techniki, jakim jest fotowoltaika (z ang. Photovoltaics PV), czyli bezpośrednie przetwarzanie energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Wyjaśnione zostaną mechanizmy działania ogniw fotowoltaicznych, materiały i technologie stosowane do ich produkcji.Efekty kształcenia: ukształtowanie wśród studentów zrozumienia zasady działania ogniwa fotowoltaicznego, podstaw fizycznych zjawisk towarzyszących absorpcji światła w półprzewodnikach;ukształtowanie podstawowych umiejętności z zakresu projektowania ogniw fotowoltaicznych, przeprowadzania pomiarów parametrów tych ogniw oraz stosowania ich w systemach fotowoltaicznych.

Treść wykładu
  1. Fotowoltaika - wiadomości ogólne (2h)
  2. Wprowadzenie do fotowoltaiki i jej rola w bilansie energetycznym, konwersja energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. przykłady zastosowań fotowoltaiki; perspektywy rozwoju fotowoltaiki na świecie.
  3. Promieniowanie słoneczne (2h)
  4. Promieniowanie słoneczne - podstawowe pojęcia; wpływ atmosfery ziemskiej na parametry promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi, promieniowanie bezpośrednie, rozproszone, całkowite, Airmass (AM), itp.; zasoby słoneczne w Polsce i na świecie; sposoby wykorzystania energii słonecznej w Polsce i na świecie.
  5. Mechanizmy absorpcji światła w półprzewodnikach (4h)
  6. Mechanizmy absorpcji promieniowania w półprzewodniku: podstawowa, na domieszkach, przez swobodne nośniki ładunku, przez drgania sieci krystalicznej, ekscytonowa; rozkład nośników ładunku; czas życia nośników mniejszościowych; rekombinacja nośników: objętościowa i powierzchniowa.
  7. Fotowoltaika - podstawy fizyczne (6h)
  8. Konstrukcja ogniwa; zasada działania ogniwa; absorpcja światła i generacja prądu; charakterystyki prądowo-napięciowe; parametry ogniw: współczynnik wypełnienia, sprawność, itp.; układ zastępczy, zależność od promieniowania i temperatury; sprawność idealnego ogniwa słonecznego.
  9. Materiały i technologie stosowane do produkcji ogniw fotowoltaicznych (8h)
  10. Materiały stosowane do budowy ogniw fotowoltaicznych: krzem, GaAs, CdTe, CIGS; krzemowe ogniwa monokrystaliczne i multikrystaliczne; ogniwa z GaAs i jego związków; ogniwa cienkowarstwowe: Si amorficzny, CIGS, CdTe. Technologie wytwarzania ogniw fotowoltaicznych; otrzymywanie krzemu mono- i polikrystalicznego, otrzymywanie cienkich warstw: Si amorficzny i mikro-krystaliczny, CIGS, CdTe; otrzymywanie ogniw z półprzewodnikowych materiałów złożonych. Nowe materiały: ogniwa organiczne, nanokrystaliczne, DSC (dye-sensitized cells).
  11. Moduły fotowoltaiczne (4h)
  12. Technologie wytwarzania (szczegółowe omówienie poszczególnych etapów produkcji) modułów z krzemu krystalicznego lub multikrystalicznego, z półprzewodnikowych związków złożonych, materiałów cienkowarstwowych.
  13. Systemy fotowoltaiczne i ich elementy (4h)
  14. Wstępne wiadomości o systemach fotowoltaicznych i ich elementach: ogniwa, moduły, akumulatory, kontrolery napięcia, falowniki; rodzaje systemów fotowoltaicznych: systemy wolnostojące, systemy dołączone do sieci, systemy hybrydowe; modelowanie i projektowanie systemów PV.