Overordnede kursusmål
At give den studerende indblik i fysikken bag lys, herunder
materialers absorption af lys, og omdannelsen af denne energi til
elektricitet i solceller og til kemiske bindinger ved
elektrokatalytiske processer.
Læringsmål
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
- Beskrive forholdet mellem lys og energi
- Beregne solcelle strøm-spænding ydelse ved brug af
diodeligningen
- Beskrive elektronstruktur og egenskaber for en halvleder
- Forklare hvordan elektron-hul par kan fotogeneres og
rekombinere
- Beskrive p-n-overgange og båndstruktur i solceller
- Beskrive sammenhængen mellem termodynamik og elektrokemisk
potentiale og anvend disse ligninger på grundlæggende
elektrokemiske enheder.
- Beskrive klassiske modeller af det elektriske dobbeltlag.
- Forklare sammenhængen mellem katalytiske reaktionshastigheder
og elektrokemisk potentiale samt indvirkningen af
massetransportbegrænsninger på reaktionshastigheder.
- Diskutere de introducerede grundlæggende begreber i forbindelse
med virkelige eksempler inden for batterier, elektrolysatorer og
brændselsceller.
Kursusindhold
Den elektrokemiske del af kursuset vil fokusere på fysikken bag
omdannelse af elektrisk energi til kemisk oplagret energi via
elektrokemiske metoder. Grundlæggende termodynamiske begreber såsom
elektrode potentiale, Nernsts ligning samt modeller af det
elektriske dobbeltlag vil blive diskuteret. Derudover vil
kinetikken for elektrokemiske reaktioner (Butler-Volmers ligning,
Tafels ligning osv.) og indvirkningen af massetransport blive
diskuteret. Disse aspekter vil blive gennemgået i forhold til,
hvordan grundlæggende elektrokemiske reaktioner forekommer i
energiomdannelse og lagringsenheder.
Kursets del omhandlende solceller vil undersøge fysikken bag
stråling, og hvordan den påvirker jorden i forhold til klimaet og
som en potentiel energikilde for solceller. På denne baggrund vil
kurset derefter fokusere på fysikken bag solceller. Således vil
emner såsom diodeligningen, halvlederes elektroniske struktur,
doping, fotogenerering af elektronhullepar, rekombinationssteder og
kryds alle blive dækket.
Litteraturhenvisninger
• University Physics (Second edition) af Baurer og Westfall.
• The Physics of Solar Cells (2003) af Jenny Nelson
• Kompendium i elektrokemi
Sidst opdateret
07. maj, 2020
