34551 Tyndfilmssolceller

2024/2025

Kursusinformation
Thin film photovoltaics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
Retningsspecifikt kursus (MSc), Engineering Physics
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy
Retningsspecifikt kursus (MSc), Sustainable Energy Technologies
Teknologisk specialisering (MSc), Engineering Physics
Teknologisk specialisering (MSc), Sustainable Energy
Januar
Campus Lyngby
Campus Lyngby og Campus Risø
Forelæsninger, teoretiske og praktiske øvelser.
3-uger
Sidste dag(e) i 3-ugersperioden
Mundtlig eksamen og bedømmelse af rapport(er)
Ingen hjælpemidler
7-trins skala , intern bedømmelse
10303. 10260 , 10303/10260 eller lignende, Elementært kendskab til fotonik, optik, nanoteknologi og materialefysik er en fordel.
Stela Canulescu , Risø Campus, Bygning 130, Tlf. (+45) 4677 4519 , stec@dtu.dk
34 Institut for Elektroteknologi og Fotonik
I studieplanlæggeren
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på http://www.groendyst.dtu.dk
Overordnede kursusmål
Kurset vil give de studerende et indblik I tyndfilms-solceller. De grundlæggende begreber i fotovoltaik –hvordan lys omdannes direkte til elektrisk energi – vil blive gennemgået. I kurset vil der især blive lagt vægt på materialer, fremstillingsmetoder og karakterisering baseret på tyndfilmsteknologi. Dette vil foregå dels som praktiske experimenter og dels med teoretisk gennemgang af reviews, således at de studerende kan fremstille deres celler og måle deres effektivitet under kurset.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
  • Forklare de fysiske principper i fotovoltaiske celler ved omdannelsen af solenergi til elektrisk energi.
  • Beregne den teoretiske grænse af en single p-n junction solcelle, bedre kendt som Shockley-Queisser grænsen.
  • Beskrive og diskutere de parametre, der bestemmer solcellens effektivitet.
  • Sammenligne forskellige tyndfilmssolcelle teknologier, bl.a. fabrikations-metoder, deres nuværende status og fremtidige teknologiske udfordringer.
  • Forklare virkemåden bag udvalgte karakteriseringsmetoder som anvendes til tyndfilmssolceller (karakteriseringsmetoderne kan variere fra år til år).
  • Analysere eksperimentelle data (for eksempel tyndfilmssolcellens ydeevne målt med J-V og external quantum efficiency (EQE) kurver).
  • Evaluere eksperimentelle resultater i en struktureret, skriftlig rapport.
  • Finde og udvælge passende videnskabelig litteratur.
  • Evaluere og diskutere eksperimentelle resultater i henhold til den nuværende videnskabelige viden i feltet.
Kursusindhold
I første del af kurset gennemgås de fundamentale processer i halvleder fysik ved fotoelektrisk energiomdannelse, som er nødvendige for at forstå solcellens fysiske virkemåde. Den øvre grænse for effektiviteten af en single-junction solcelle udregnes i en teoretisk øvelse. Opbygningen af materialer i tyndfilmssolceller behandles, samt hvilke materiale-egenskaber der er nødvendige for funktionen af de forskellige lag. For eksempel gennemgås den gennemsigtige leder (transparent conductive oxide, TCO), som anvendes i tyndfilmssolceller. Vi introducerer kommercielle tyndfilmssolcelle-teknologier (CdTe og CuInGaSe2 (CIGS)), samt ny tyndfilms-teknologi (organiske, Sb2S3, perovskitter, Cu2ZnSnS4 (CZTS), todimensionelle materialer, etc.).

I anden del af kurset vil den studerende vil opnå hands-on erfaring med tyndfilms-deponering og fremstille uorganiske celler af Sb2S3 på DTU Electro. Til karakterisering af solcelle absorbere benyttes kendte fotovoltaiske metoder, som strøm-spænding (IV) målinger (i) til at beregne cellens effektivitet og ii) intern kvante effektivitet (IQE)/(Extern kvante effektivitet (EQE) til nøjagtigt at bestemme for hvilke energier sollyset bliver absorberet. Kurset vil omfatte teoretiske og eksperimentelle øvelser, der skal sammenfattes i en rapport.

Anden uge af kurset vil foregå på DTU Risø Campus.
Bemærkninger
Underviser: Stela Canulescu, Evgeniia Gilshtein, Moises Espindola, Denys Miakota, Jørgen Schou, Eugen Stamate.
Sidst opdateret
30. oktober, 2024