Хорариум: 45 + 15 + 0 = 60 часа
Кредити (ECTS): 4,0
Лектор: доц. д-р Иван Бъчваров
Анотация:
Целта на курса е да запознае студентите с физическите процеси и технологии лежащи в основата на съвременните слънчеви фотоволтаични елементи. Курсът представя теоретичните основи и практическото инженерно проектиране на соларните клетки и модули.
Предварителни изисквания:
Необходимо е студентите да са завършили успешно курсовете по обща физика.
Програма на курса:
- Възобновяеми енергетични източници-въведение.
Преглед на енергодобива в световен мащаб и климатичните предизвикателства. Централизиран и децентрализиран добив на електроенергия. Източници на електроенергия при който добивът подлежи на пълен или ограничен контрол
(3 уч.часа лекции)
- Слънчева радиация – ресурси. Средна месечна слънчева радиация спорен географската ширина.
Достъпност на слънчевата енергия, слънчево облъчване, атмосферно
поглъщане, пряка и разсеяна радиация, ъглова зависимост, сезонни колебания
на слънчевото лъчение. Възможности и методи за оползотворяване на слънчевата
енергия (топлинни, каталитични, комбинирани технологии, фотоволтаични),
и техните настоящи и очакван и разходи/потенциал, в сравнение
с традиционните източници.
(4 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Физика на фото-волтаиката. Основни процеси на преобразуване на енергията
Оптични свойства на полупроводниците. Въведение в чистите и примесните полупроводници и ковалентно свързаните и поляризираните полимери. Мобилност на примесните токоносители време на живот и дифузионна дължина.
(6 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Разделяне на електрическите заряди.
Устройства с примесни токоносители: полупроводникови PN-преходи. Волт-амперна характеристика. Устройства с основни токоносители (органични). Квантови ефекти при разделянето на зарядите
(3 уч.часа лекции, 1 уч.час упражнения)
- Ефикасност на фотоелектричното преобразуване.
Теоретични граници на ефикасността. Механизми водещи до намаляване на ефикасността. Оптични загуби, загуби от рекомбинация, повърхностна скорост на рекомбинация. Специфични механизми на загуби във всеки технологичен клас. Оценка на механизмите на загуби, най-често използвани инструменти за характеризиране
(3 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Устройство на слънчевата клетка.
Архитектура на слънчевите клетки. Общи ограничения за ефективността, тока на късо съединение, фактора на запълване, напрежението при отворена верига (максималното напрежение)
(3 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Силициеви слънчеви клетки - технологии за производсво.
Суровини: Пречистване на силиция, реактор с флуидизирани слоеве, металургична обработка, нови концепции. Кристален растеж: Слитъци силиций, ивичен и пластов силиций. Производство на слънчеви клетки: методи, архитектури, концепции. История и съвременно състояние
(3 уч.часа лекции)
- Процеси и технологии на отлагане тънки филми при конструиране на фотоклетки.
Многослойни устройства
(3 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Органични фотоволтаични устройства. Органични/неорганични хибридни системи
(3 уч.часа лекции)
- Свръх бързи процеси в органичните полупроводници.
Методи за анали чрез спетроскопия с времево разрешение
(3 уч.часа лекции)
- Нови технологии за производство на фотоклетки.
Неорганични наноструктурни материали вкл. квантови точки, наноструктурни устройства и слоести структури. Биологични и биологично-подобни системи. Нови тънкослойни материали, мултипреходни полупроводници, устройства с горещи носители (hot carrier)
(3 уч.часа лекции)
- Въведение в полимерните фотоелемти.
(3 уч.часа лекции)
- Фотоволтаични модули и системи. Надеждност.
Производство на модули: капсулиращи материали, достъпност, тенденции.Системни компоненти, включително и баланс на системните компоненти. Критерии за проектиране, инженерни решения и разходи. Интегриране в сгради. Предизвикателства пред съхранението на произведената енергията. Батерии. Супер капацитет
(3 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
- Фотоволтаични слънчеви генератори.
Контролери на заряда и инвертори. Съхранение на енергията. Изчисляване на капацитета и размера за определена слънчева радиация
(3 уч.часа лекции, 2 уч.часа упражнения)
Формата на контрол е: изпит
Основна литература:
- Jenny Nelson, The Physics of Solar Cells (Properties of Semiconductor Materials), 2003. ISBN-10: 1860943497
- Martin A. Green, Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion (Springer Series in Photonics), 2005. ISBN-10: 3540265627
- Stephen Fonash, Solar Cell Device Physics, 2nd ed., 2010.
Допълнителна литература:
- Richard H. Bube , Photovoltaic Materials (Series on Properties of Semiconductor Materials), 1998. ISBN-10: 186094065X
- Applied Photovoltaics, Ed. Stuart R Wenham , Martin A Green, Muriel E Watt, Richard Corkish, 2006.
Съставил програмата: доц. д-р Иван Бъчваров
Вашите коментари изпращайте
тук
2015-10-13
