Politechnika Warszawska - Centralny System UwierzytelnianiaNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Podstawy fotowoltaiki

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 103B-ELMFN-MSP-PFOT Kod Erasmus / ISCED: (brak danych) / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Podstawy fotowoltaiki
Jednostka: Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych
Grupy: ( Fotowoltaika i technologie obrazu )-Mikroelektronika, fotonika i nanotechnologie-mgr.-EITI
( Przedmioty techniczne )---EITI
( Przedmioty zaawansowane )-Elektronika-dr.-EITI
( Przedmioty zaawansowane techniczne )--mgr.-EITI
Punkty ECTS i inne: 5.00
Język prowadzenia: polski
Jednostka decyzyjna:

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Kod wydziałowy:

PFOT

Numer wersji:

2

Skrócony opis:

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.

Pełny opis:

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.



Zakres laboratorium
Celem ćwiczeń laboratoryjnych będzie zapoznanie studentów z metodami
modelowania ogniw fotowoltaicznych oraz metodami pomiarów ich
parametrów i charakterystyk I-U dla różnych warunków pracy.

  1. Wybrane etapy procesu wytwarzania ogniwa krzemowego. Badania
    wykonanych struktur i ich komponentów.

  2. Technologia alternatywnych ogniw fotowoltaicznych. Prezentacja
    wybranych etapów procesu wytwarzania i badania niekonwencjonalnych
    rodzajów ogniw na przykładzie ogniw barwnikowych.

  3. Pomiar charakterystyk i modelowanie parametrów ogniw PV
    (wykonanych z różnych materiałów) w warunkach sztucznego oświetlenia.
    Badanie wpływu natężenia promieniowania i temperatury otoczenia na te
    parametry.

  4. Badanie ogniw PV metodą elektroluminescencji w poszukiwaniu
    różnych typów defektów struktury oraz zjawisk obniżających sprawność.


  5. Zakres projektu
    Celem projektu jest przeprowadzenie symulacji pracy ogniw fotowoltaicznych, wpływu parametrów materiałowych, konstrukcyjnych oraz warunków nasłonecznienia i temperatury na ich charakterystyki prądowo-napięciowe i uzysk energetyczny. Projektowanie będzie realizowane z wykorzystaniem powszechnie dostępnego oprogramowania, np. Matlab, itp.


Poprzedniki
Typ poprzednikaNr poprzednikaKod poprzednikaNazwa poprzednika
Zalecany1103B-TExxx-ISP-FOTPodstawy fotoniki

Literatura:

    Materiały dedykowane, instrukcje laboratoryjne, literatura:

    1. M.Wacławek, T.Rodziewicz, Ogniwa słoneczne, WNT, 2014

    2. M.T. Sarniak, Podstawy fotowoltaiki, OWPW, 2008

    3. E.Klugmann-Radziemska, Fotowoltaika w teorii i praktyce, BTC, 2010

    4. G.Jastrzębska, Ogniwa słoneczne. Budowa, technologia i
      zastosowanie, WKŁ, 2013

    5. A.Luque, S.Hegedus, Handbook of photovoltaics science and
      engineering, Wiley; 2 ed., 2011

    6. A. L.Fahrenbruch, R.H.Bube, Fundamentals of Solar Cells, Academic
      Press, 1983

    7. T.Markvart, Solar electricity, Jon Wiley & Sons, 1997

    8. Y.Hamakawa, Thin-Film Solar Cells - Next Generation Photovoltaics
      and Its Applications, Springer, 2003

    9. M.A.Green, Third Generation Photovoltaics, Springer, 2003

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2019/2020 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2019-10-01 - 2020-02-21
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Marcin Kaczkan, Michał Malinowski, Agnieszka Mossakowska-Wyszyńska
Prowadzący grup: Magdalena Dominik, Marcin Kaczkan, Michał Malinowski, Piotr Warda
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2018/2019 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2018-10-01 - 2019-02-17
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 30 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Michał Malinowski
Prowadzący grup: Magdalena Dominik, Marcin Kaczkan, Michał Malinowski, Anna Myśliwiec
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2017/2018 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2017-10-01 - 2018-02-18
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Michał Malinowski
Prowadzący grup: (brak danych)
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Zajęcia w cyklu "rok akademicki 2016/2017 - sem. zimowy" (zakończony)

Okres: 2016-10-01 - 2017-02-19
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Laboratorium, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Projekt, 15 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Wykład, 30 godzin, 36 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Michał Malinowski
Prowadzący grup: Michał Malinowski
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Jednostka realizująca:

103500 - Instytut Mikroelektroniki i Optoelektroniki

Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Politechnika Warszawska.