Solceller, 7,5 hp

Innehåll

Kursen inleds med en beskrivning av solljusets spektra och förutsättningar för att kunna använda solceller. En modell för att beskriva solcellers I-V-karaktäristik introduceras. En orientering av uppbyggnad av solcellssystem ingår, där bl.a. skuggningsproblematik, geometriska faktorer 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. Solcellens prestanda beroende på dimensionering, dopningsgrad och ytbehandling beskrivs. Förutom enkristallina kiselceller behandlas alternativa enkristallina material, tunnfilmsceller, polykristallina och amorfa solceller samt tandemceller. Även teori för våta solceller ingår, där kontakten mellan halvledare och vätska, laddningsöverföring samt korrosionsproblem behandlas. Slutligen behandlas omvandling av solenergi till elektrisk ström i fotogalvaniska celler och vätgasproduktion i fotokemiska celler. Kursen omfattar en teoridel om 6,5 hp, en experimentell laborationsdel i fysik om 0,5 hp samt en experimentell laborationsdel i kemi om 0,5 hp.

Förväntade studieresultat

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

• redogöra för hur en solcell fungerar utifrån en bandstrukturmodell,
• redogöra för skillnader i funktion och prestanda mellan polykristallina, amorfa och traditionella enkristallina solceller,
• redogöra för de grundläggande principerna för elektrokemiska reaktioner vid fasgränser mellan halvledare och lösningar,
• redogöra för valet av elektrodmaterial och redox-lösning i våta solceller av Grätzel-typ,
• diskutera fördelar och nackdelar med våta solceller,
• redogöra för sensitization och ljusabsorption vid halvledarelektroytor.

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,
• utföra beräkningar av faktorer som påverkar prestanda hos våta solceller,
• rapportera resultat muntligt och skriftligt i vetenskaplig internationell form.

Behörighetskrav

För tillträde till kursen krävs Fasta tillståndets fysik (5FY020, 7,5 hp) eller motsvarande. En A och Svenska för grundläggande behörighet för högskolestudier om kursen ges på svenska.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, gruppdiskussioner, räkneövningar samt handledning av laborationer. Laborationerna är obligatoriska. Student som missat eller inte kunnat slutföra ett obligatoriskt utbildningsmoment vid kurstillfället ska beredas möjlighet att slutföra det vid ett senare kurstillfälle. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Examination

Kunskapsredovisningen sker normalt genom muntliga och skriftliga redovisningar under kursens gång samt genom ett skriftligt prov vid kursens slut. På de muntliga och skriftliga redovisningarna sätts betyget Underkänd (U) eller Godkänd (G). På det skriftliga provet sätts betyget Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) samt Med beröm godkänd (5).

På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) samt Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att muntliga och skriftliga redovisningar är godkända samt att det skriftliga provet är godkänt. Den som godkänts i ett prov får ej 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 vid institutionen för fysik. För mer information, se Regler och riktlinjer för betyg och examination, dnr: 500-4-05.

Tillgodoräknande prövas individuellt.

Övriga föreskrifter

Kursen ersätter den tidigare kursen Solceller D (5FY075) och kan inte tas med i examen tillsammans med denna.