Lysemitterende dioder og solceller til energianvendelser

• Analysere lysabsorption/emissions processer i de væsentligste typer af fotoniske materialer (uorganiske, organiske og nanostrukturerede materialer)
• Sammenligne ladningstransport i disse materialer
• Beskrive virkningsprincipper for solceller: Komponentfysik, maksimal opnåelig konversionseffektivitet, begrænsende faktorer for indre virkningsgrad, strategier for lysindkobling
• Beskrive avancerede koncepter for fremtidige solceller
• Beskrive virkningsprincipper for LEDs til diodebelysning: Designovervejelser specifikt for høj-effekts lysemittere, faktorer bestemmende for indre virkningsgrad, strategier for lysudkobling
• Beskrive avancerede koncepter for fremtidige “high brightness” LEDs
• Beskrive strategier, der anvendes til generering af LED baseret hvidt lys (farveblanding, fosforbaserede LEDs)
• Karakterisere diodebelysning ved hjælp af fotometri, spektroradiometri og kolorimetri

Kurset består af 4 dele:
1.Fotoniske komponenter til energigenerering.
2.Lysemitterende dioder til diodebelysning (LED belysning).
3.Lysstyring for maksimal effektivitet.
4.Diodebelysning.
Vi starter med at præsentere virkningsprincippet for solceller inklusiv en analyse af deres ideelle energikonversionseffektivitet. Vi vil dernæst diskutere ydeevnen af virkelige komponenter og analysere de faktorer, der begrænser deres effektivitet i forhold til det ideelle tilfælde. Forskellige teknologier (nutidige og fremtidige) og materialer vil blive inkluderet til sammenligning.
I kursets anden del vil vi diskutere specifikke forhold vedrørende design og anvendelse af lysemitterende dioder til diodebelysning. Materialer og strategier for at opnå høj effektivitet og høj lysudsendelse ved de synlige bølgelængder vil blive analyseret. Fremtidige såvel som nutidige tendenser indenfor dette område, der p.t. er i voldsom forandring, vil blive præsenteret.
I begge typer af komponenter er lysstyring et væsentligt element for at opnå høj effektivitet. For at opnå effektiv indkobling af lys i solceller og effektiv udkobling af lys fra LEDs vil optik, mikro-optik og strategier på chip niveau blive diskuteret. Modellering af optiske komponenter i systemerne vil blive inkluderet. Vi vil desuden præsentere strategier for generering af hvidt lys til diodebelysning baseret på forståelse af både LEDs og optik. De studerende vil have mulighed for at lære om farvemåling og om fotometri, hvor lys analyseres, som det opfattes af det menneskelige øje.

34020/34021, Kan tages samtidigt

forelæsninger, opgaveløsning, laboratorieøvelser

Undervisere:
Paul Michael Petersen , Risø Campus, Building 130, Ph. (+45 46774512), pape@fotonik.dtu.dk,
Haiyan Ou , Lyngby Campus, Building 345A, Ph. (+45) 4525 3782 , haou@fotonik.dtu.dk
Yiyu Ou, Lyngby Campus, Building 345A, Ph. (+45) 4525 6637, yiyo@fotonik.dtu.dk;