Overordnede kursusmål
Hvordan designer man en solcelle, der har potentialet til at
omdanne lys til elektricitet med maksimal effektivitet? Og hvordan
optimerer man herefter solcellen til at realisere dette potentiale?
Disse spørgsmål forsøger vi at besvare i dette kursus. Kurset er
baseret på praktisk arbejde med komponentsimulering, suppleret med
målinger på rigtige solceller og materialedatamining.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Beskrive materialeegenskaber (f.eks. båndgab og
doteringsdensitet) og enhedsegenskaber (f.eks. lagtykkelser og
kontaktkonfiguration), der er relevante ved design og simulering af
en solcelle
- Finde passende karakteristiske værdier i den videnskabelige
litteratur eller i databaser
- Afvikle realistiske solcellesimuleringer i én dimension med
SCAPS-programmet
- Simulere effekten af at ændre én bestemt egenskab ved
solcellens ydeevne (effektivitet, kortslutningsstrøm,
tomgangsspænding, fyldfaktor)
- Kvalitativt forklare årsagerne til de observerede trends ved
hjælp af matematiske relationer baseret på halvlederfysik og/eller
ekstra simuleringer
- Udlede fundamentale grænser for solcellers effektivitet (f.eks.
Shockley-Queisser-grænsen) gennem simuleringsarbejde
- Diagnosticere problemer med solcellers ydeevne ved at udføre
strøm/spænding-, kvanteeffektivitet- og kapacitansmålinger på en
rigtig solcelle
- Estimere ukendte egenskaber ved at tilpasse måleresultaterne
til en simuleringsmodel
- Anvende data mining-teknikker til at vælge potentielle
solcellematerialer fra online materialedatabaser
- Designe en optimal solcelle (materialer og komponentarkitektur)
efter bestemte specifikationer
Kursusindhold
Dette er et ”learning-by-doing”-kursus, hvor matematik og fysik
ikke præsenteres på forhånd, men i stedet vil blive baseret på dit
praktiske arbejde. Undervisningsformatet er som følger: 1) Briefing
i plenum med introduktion til koncepter og instruktioner; 2)
Praktisk arbejde i grupper (simulering, datamining eller
eksperiment); 3) Debriefing i plenum med konklusioner fra jeres
praktiske arbejde.
I den første uge lærer du om relevante egenskaber af
solcellematerialer og om solceller arkitektur. Ved
computersimulering vil du bestemme de centrale elementer i
solcellers fysik og de forskellige egenskabers rolle i bestemmelsen
af en solcelles opførsel.
I den anden uge tager du i laboratoriet og foretager de målinger,
som typisk bruges til at karakterisere en rigtig solcelle. Du vil
lære at bruge disse målinger sammen med simuleringsprogrammet for
at diagnosticere problemer og estimere ukendte egenskaber i
solcellen. Derefter vil du lære at søge i store materialedatabaser
for at finde solcellematerialer med bedre egenskaber.
I den tredje uge skal du arbejde med et gruppeprojekt, hvor I skal
bruge jeres erfaringer fra kurset til at designe en solcelle efter
et sæt specifikationer. Grupperne vil skrive en slutrapport baseret
på dette projekt.
Litteraturhenvisninger
Udleveret kompendium
Bemærkninger
En Windows-computer eller en Windows virtuel maskine er påkrævet
for at køre SCAPS simuleringsprogrammet. (Gratis gamle udgaver af
Windows er OK).
Sidst opdateret
02. maj, 2024