Solceller: Fra fundamentale principper til device-design

• Forklar de fysiske arbejdsprincipper for fotovoltaisk konvertering i solceller
• Beregn den teoretiske effektivitetsgrænse for en enkelt p-n-forbindelses solcelle, normalt omtalt som Shockley-Queisser-grænsen.
• Anvend halvlederfysik til at identificere nøgleparametre for enheder (f.eks. båndgab, mobilitet, rekombination, tykkelse) og brug værktøjer som SOLEY til at modellere, validere og optimere solcellers ydeevne.
• Beskriv tyndfilmsfremstillingsmetoder og nye materialer.
• Vurder hvordan materialesyntese og -forarbejdning påvirker materialestrukturen og de resulterende egenskaber.
• Anvend karakteriseringsteknikker (f.eks. J-V, EQE, IQE) til at analysere og fortolke solcellers ydeevne.
• Evaluere avancerede fotovoltaiske koncepter, herunder tandem- og multiforbindelses solceller, og deres fordele.
• Analysere indendørs fotovoltaiske applikationer ved at evaluere driftsforhold, effektivitetsbegrænsninger og praktiske anvendelsesscenarier.

Kurset dækker de grundlæggende principper for solenergikonvertering, herunder effektivitetsgrænserne for single-junction solceller (~33,7% under standard 1-solbelysning), og fortsætter med komponentteknik og praktiske anvendelser. Kurset fokuserer især på tyndfilmssolceller, hvoraf nogle allerede er kommercialiseret (f.eks. CdTe, CIGS), mens andre er i spidsen for nye fotovoltaiske teknologier (f.eks. kesteritter, chalcogenider, farvestofsensibiliserede solceller (DSSC), halogenidperovskitter).

Kurset inkluderer forelæsninger om syntese- og behandlingsteknikker til tyndfilmssolceller. Studerende bruger simuleringsværktøjer (f.eks. SOLEY) til at designe, modellere og optimere solceller, evaluere komponentydelse og identificere tabsmekanismer, samtidig med at de udforsker nye fotovoltaiske materialer og fremstillingsteknikker.

Gennem en kombination af forelæsninger og praktisk arbejde får de studerende praktisk erfaring med solcellekarakteriseringsmetoder, herunder strøm-spændingskurve (J-V), ekstern kvanteeffektivitet (EQE) og intern kvanteeffektivitet (IQE). Avancerede fotovoltaiske koncepter, herunder multi-junction-solceller såsom tandemarkitekturer, dækkes også.

Kurset fremhæver yderligere anvendelser i den virkelige verden, herunder indendørs energihøstning under forhold med svagt lys og brugen af fotovoltaiske celler til at drive sensorer og elektroniske komponenter i Tingenes Internet (IoT).

10317, Viden inden for fotonik, optik, nanoteknologi eller materialvidenskab er en fordel.

Forelæsninger, teoretiske og praktiske øvelser.

Underviser: Stela Canulescu, Evgeniia Gilshtein, Ganesh Ghimire

Minimum 8.

Vær opmærksom på, at dette enkeltfagskursus har et minimumskrav for antal deltagere for at kunne oprettes. Du får besked om, hvorvidt kurset oprettes senest 8 dage før kursusstart.