Tyndfilmssolceller

• Forklare de fysiske principper i fotovoltaiske celler ved omdannelsen af solenergi til elektrisk energi.
• Beregne den teoretiske grænse af en single p-n junction solcelle, bedre kendt som Shockley-Queisser grænsen.
• Beskrive og diskutere de parametre, der bestemmer solcellens effektivitet.
• Sammenligne forskellige tyndfilmssolcelle teknologier, bl.a. fabrikations-metoder, deres nuværende status og fremtidige teknologiske udfordringer.
• Forklare virkemåden bag udvalgte karakteriseringsmetoder som anvendes til tyndfilmssolceller (karakteriseringsmetoderne kan variere fra år til år).
• Analysere eksperimentelle data (for eksempel tyndfilmssolcellens ydeevne målt med J-V og external quantum efficiency (EQE) kurver).
• Evaluere eksperimentelle resultater i en struktureret, skriftlig rapport.
• Finde og udvælge passende videnskabelig litteratur.
• Evaluere og diskutere eksperimentelle resultater i henhold til den nuværende videnskabelige viden i feltet.

I første del af kurset gennemgås de fundamentale aspekter af fotoelektrisk energiomdannelse og halvlederfysik, som er nødvendige for at forstå solcellens fysiske virkemåde. Den øvre teoretiske grænse af en single-junction solcelle udregnes i en teoretisk øvelse. Opbygningen af tyndfilmssolceller behandles, samt hvilke materiale-egenskaber som er nødvendige for de forskellige lag. For eksempel gennemgås den gennemsigtige leder (transparent conductive oxide, TCO), som anvendes i tyndfilmssolceller. Vi introducerer kommercielle tyndfilmssolcelle-teknologier (CdTe og CuInGaSe2 (CIGS)), samt fremspirende tyndfilms-teknologier (organiske, perovskitter, Cu2ZnSnS4 (CZTS), todimensionelle materialer, etc.). Visse forelæsninger omhandlende grundlæggende fotovoltaik vil gøres tilgængelige online.

I anden del af kurset vil den studerende få mulighed for at måle og evaluere hvordan kommercielle tyndfilmsolceller, så som CdTe og CIGS, virker. Desuden vil den studerende opnå hands-on erfaring med tyndfilms-deponering og karakterisering af solcelle absorbere bestående af tilgængelige og miljøvenlige materialer, f.eks. CZTS.

10303/10260/33253, 10303/10260/33253 eller lignende, Elementært kendskab til fotonik, optik, nanoteknologi og materialefysik er en fordel.

Forelæsninger, teoretiske og praktiske øvelser.

Underviser: Stela Canulescu, Sara Lena Josefin Engberg, Eugen Stamate.