Overordnede kursusmål
Kursets formål er at introducere de studerende til
tyndfilmssolceller. I kurset behandles grundlæggende begreber i
fotovoltaik – processen, hvorved lys omdannes direkte til elektrisk
energi. Kurset vil primært fokusere på tyndfilmsteknologier,
materialer, fremstillings metoder og karakterisering. Research
reviews og praktiske eksperimenter i de fotovoltaiske laboratorier
på DTU vil give de studerende mulighed for at måle og evaluere
tyndfilmssolcellers fysiske egenskaber, f. eks. deres effektivitet.
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 aspekter af
fotoelektrisk energiomdannelse og halvlederfysik, som er nødvendige
for at forstå solcellens fysiske virkemåde. Den øvre teoretiske
grænse af en single-junction solcelle udregnes i en teoretisk
øvelse. Opbygningen af tyndfilmssolceller behandles, samt hvilke
materiale-egenskaber som er nødvendige for 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 fremspirende tyndfilms-teknologier (organiske,
perovskitter, Cu2ZnSnS4 (CZTS), todimensionelle materialer, etc.).
Visse forelæsninger omhandlende grundlæggende fotovoltaik vil gøres
tilgængelige online.
I anden del af kurset vil den studerende få mulighed for at måle og
evaluere hvordan kommercielle tyndfilmsolceller, så som CdTe og
CIGS, virker. Desuden vil den studerende opnå hands-on erfaring med
tyndfilms-deponering og karakterisering af solcelle absorbere
bestående af tilgængelige og miljøvenlige materialer, f.eks. CZTS.
Bemærkninger
Underviser: Stela Canulescu, Sara Lena Josefin Engberg, Eugen
Stamate.
Sidst opdateret
11. januar, 2023
