Photovoltaik/Solarzellen (SOL)
Bachelor ET und IT
Master WIng (Energiemanagement)
- 5 SWh, 6 Credits
- Wahlpflichtfach
- Voraussetzungen: Halbleiter und Halbleiterbauelemente (3./4. Semester)
- Vorlesung mit integrierter Übung
- auch für Gasthörer geeignet
Dozent: Dr. Nicolas Bogdanski
Diese Veranstaltung findet in jedem Sommersemester statt. Bitte schreiben Sie sich vorab bei Moodle ein.
Inhalte der Veranstaltung
Zielsetzung: Die Veranstaltung vermittelt einen Überblick zur photovoltaischen Energiewandlung und deren Realisierung anhand spezieller Solarzellen-Bauformen, eingebettet in generelle Aspekte alternativer Energien
1. Einführung und Umfeld
- Gründe für alternative Energien, solare Energiesysteme (solarthermisch, photovoltaisch)
2. Gesichtspunkte photovoltaischer Energiewandlung
- Strahlungsquellen
Sonne, schwarzer Körper, Strahlungsgesetze, Sonnenspektren, Solarsimulator - Messung von Bestrahlungsdaten
Globalstrahlung, diffuse Strahlung, Sonnenscheindauer, Daten für die Dimensionierung von photovoltaischen Systemen - Aufstellungsgesichtspunkte für Panels
Aufbau eines Panels, Nachführung, feste Aufstellung mit Südneigung, Dimensionierungsbeispiel - Grenzen der Energiewandlung
Materialgesichtspunkte, Optimierung durch Konzentration und spektrale Aufspaltung - Zukunftspotential
Photovoltaik in Deutschland, Kostensituation, Prognosen zur Kosten- und Marktentwicklung, Ferntransport von Solarstrom
3. Solarzelle als Halbleiterbauelement
- Einfache Beschreibung
Kenngrößen, pn-Diode unter Bestrahlung, Vermessung von Solarzellen (Standardmessungen, Genauigkeit, Eichmessungen) - Erzeugung von Ladungsträgern
Absorption von Licht, Generation, Ladungsträgerkonzentrationen, Wirkung von spektraler und weißer Bestrahlung - Ideale kristalline Solarzelle
Theorie bei schwacher Injektion, Optimierung der Emitterparameter und Basisparameter - Reale Solarzelle
Parasitäre Widerstände, optische Verluste und Vergütung, Temperatureffekte, konzentrierte Bestrahlung - Spezielle Solarzellentypen und ihre Herstellung
Hochleistungszellen aus kristallinem Si und GaAs, poly-Si Solarzellen, Dünnschicht-Zellen (a-Si:H, CIS, CdTe)
