Solceller, 7,5 hp

Innehåll

Kursen inleds med en beskrivning av solljusets spektrum och förutsättningar för att kunna använda solceller. En makroskopisk modell för att beskriva solcellers I-V-karaktäristik introduceras. En orientering av uppbyggnad av solcellssystem ingår, där bl.a. skuggningsproblematik och batteridimensionering diskuteras. I kursen demonstreras hur ett simuleringsprogram kan användas för att dimensionera ett solcellssystem utifrån ett givet behov. En stor del av kursen behandlar enkristallina solceller utifrån en bandstrukturmodell. Med denna mikroskopiska modell förklaras och undersöks temperaturberoende, teoretiskt högsta möjliga verkningsgrad och val av kontaktmaterial för att erhålla ohmsk kontakt. Förutom enkristallina kiselceller behandlas alternativa enkristallina material, polykristallina och amorfa solceller samt nya förslag på solceller under utveckling. Även teori för våta solceller ingår, där kontakten mellan halvledare och vätska, laddningsöverföring samt korrosionsproblem behandlas. I detta ingår en beskrivning av utvecklingen fram till dagens forskningsfront för omvandling av solenergi till elektrisk ström i fotogalvaniska celler och för kemisk omvandling i fotokemiska celler. Integrerat under hela kursen behandlas aspekter av hållbar utveckling, främst resurser, energi, ekonomi och ekologi. Kursen omfattar en teoridel om 6,5 hp och en experimentell laborationsdel om 1 hp.

Förväntade studieresultat

För att uppfylla målen för kunskap och förståelse ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• ingående beskriva hur en solcell fungerar utifrån en bandstrukturmodell
• ingående förklara skillnader i funktion och prestanda mellan polykristallina, amorfa och traditionella enkristallina solceller
• definiera och ingående redogöra för grundläggande principer för elektrokemiska reaktioner vid fasgränser mellan halvledare och lösningar
• ge fördjupad förklaring om valet av elektrodmaterial och redox-lösning i våta solceller
• ingående förklara sensitization och ljusabsorption vid halvledarelektroytor
• systematiskt beskriva utvecklingen och forskningsfronten inom området elektrokemiska solceller.

 
För att uppfylla målen för färdighet och förmåga ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• utföra beräkningar för solceller utifrån en makroskopisk modell där cellen modelleras med dioder och resistanser
• utföra beräkningar av solcellers prestanda utifrån en mikroskopisk modell baserad på energibandmodeller
• konstruera en nanokristallin solcell av Grätzel-typ och bestämma dess prestanda
• rapportera resultat muntligt och skriftligt i vetenskaplig internationell form.

För att uppfylla målen för värdering och förhållningssätt ska den studerande efter genomgången kurs kunna:
 

• ur ett kritiskt och hållbarhetsmässigt perspektiv analysera fördelar och nackdelar med olika typer av solceller.

Behörighetskrav

Univ: Tidigare högskolestudier om minst 90 högskolepoäng inklusive Fasta tillståndets fysik, 7,5 hp, eller motsvarande. Engelska och svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier. Krav på svenska gäller endast om utbildningen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, gruppdiskussioner och räkneövningar samt genom handledning av projekt och laborationer. Laborationerna är obligatoriska. Utöver schemalagda aktiviteter förutsätts även individuellt arbete med kursmaterialet.

Examination

Examinationen på kursens teorimoment sker individuellt i form av en skriftlig salstentamen, en muntlig projektredovisning samt ett litteraturseminarium. På projektredovisning och litteraturseminarium sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G). På skriftlig salstentamen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). Under förutsättning att projektredovisning och litteraturseminariet är godkända blir betyget på teorimomentet detsamma som på skriftlig salstentamen.

Examinationen på kursens laborationsmoment sker i grupp, med individuell bedömning, genom skriftliga rapporter och muntliga redovisningar. På skriftliga rapporter och på muntliga redovisningar sätts något av betygen Underkänd (U) eller Godkänd (G).

På hela kursen sätts något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att alla moment är godkända. Under förutsättning att alla moment är godkända blir betyget på hela kursen detsamma som på teorimomentet. Den som godkänts i ett prov får inte undergå förnyat prov för högre betyg.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (HF 6 kap. 22 §). Begäran om ny examinator ställs till prefekten för Institutionen för fysik. För mer information, se Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå, dnr: FS 1.1.2-553-14.

Student har rätt att få prövat om tidigare utbildning eller motsvarande kunskaper och färdigheter förvärvade i yrkesverksamhet kan tillgodoräknas för motsvarande utbildning vid Umeå universitet. Ansökan om tillgodoräknande skickas in till Studentcentrum/Examina. Mer information om tillgodoräknande finns på Umeå universitets studentwebb, www.student.umu.se, och i högskoleförordningen (6 kap). Ett avslag på ansökan om tillgodoräknande kan överklagas (Högskoleförordningen 12 kap) till Överklagandenämnden för högskolan. Detta gäller såväl om hela som delar av ansökan om tillgodoräknande avslås.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Solceller 7,5 hp (5FY129) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna. I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla eller kursen slutat erbjudas.