OPISY KURSÓW Kod kursu: ETD8365 Nazwa kursu

OPISY KURSÓW



Kod kursu: ETD8365
Nazwa kursu: Fotowoltaika
Język wykładowy: polski
Forma kursu
Wykład
Tygodniowa
liczba
godzin
2
ZZU *
Semestralna
liczba godzin
30
ZZU*
Forma zaliczenia Egzamin
Punkty ECTS
2
Liczba
godzin
30
CNPS
Ćwiczenia
Laboratorium
Projekt
Seminarium
2
30
ocena
2
60
 Poziom kursu (podstawowy/zaawansowany):
 Wymagania wstępne:
Ukończony kurs „Przyrządy półprzewodnikowe”. Znajomość fizycznych podstaw absorpcji światła,
generacji i rekombinacji nośników w półprzewodnikach. Znajomość podstawowych procesów technologicznych stosowanych przy wytwarzaniu przyrządów półprzewodnikowych (domieszkowanie, metalizacja, utlenianie, sitodruk, CVD, procesy epitaksjalne itp.) Zasada działania diody złączowej, jej
charakterystyki i podstawy pomiarów. Podstawowa wiedza z zakresu elektrotechniki
 Imię, nazwisko i tytuł/ stopień prowadzącego: Tadeusz Żdanowicz, dr inż.
 Imiona i nazwiska oraz tytuły/stopnie członków zespołu dydaktycznego: Błażej Klejnot, mgr inż.
 Rok: I Semestr: I
 Typ kursu (obowiązkowy/wybieralny):
 Cele zajęć (efekty kształcenia):
Opanowanie na poziomie średniozaawansowanym wiedzy z zakresu przetwarzania energii słonecznej
z wykorzystaniem efektu fotowoltaicznego. Absolwent kursu powinien posiąść wiedzę i umiejętność
w zakresie zasady działania, standardowej budowy oraz różnych technologii wytwarzania ogniw i
modułów fotowoltaicznych oraz znajomości projektowania, zasad instalacji oraz eksploatacji kompletnych systemów fotowoltaicznych

Forma nauczania (tradycyjna/zdalna): tradycyjna

Krótki opis zawartości całego kursu:
Kurs obejmuje podstawy konwersji fotowoltaicznej, budowę i technologię wytwarzania ogniw i modułów elementów fotowoltaicznych. Bardziej szczegółowo omówione są procesy limitujące sprawność konwersji ogniw słonecznych takie jak absorpcja światła i procesy rekombinacji nośników prądu.
Omówione są zarówno monolityczne (krzemowe) jak i cienkowarstwowe ogniwa słoneczne wykonane
z różnych materiałów półprzewodnikowych (w tym wykonania ultra wysokosprawnych ogniw na bazie związków III-V) oraz wykonania specjalne ogniw, zastosowania nanotechnologii, struktur kwantowych itp. W drugiej części kursu omówione są podstawy projektowania, instalacji, eksploatacji i
monitoringu systemów fotowoltaicznych jako perspektywicznych alternatywnych źródeł energii elektrycznej. Krótko omówione są również ważniejsze normy techniczne obowiązujące w fotowoltaice.

Wykład (podać z dokładnością do 2 godzin):
Zawartość tematyczna poszczególnych godzin wykładowych
Liczba
godzin
1. Promieniowanie słoneczne - widmo, natężenie, energia, pomiary i standardy
2
2. Zjawisko fotowoltaiczne, absorpcja, załamanie i odbicie światła, mechanizmy generacji
2
i rekombinacji nośników, złącze p-n


3. Ogniwo słoneczne: charakterystyka prądowo-napięciowa, spektralna, podstawowe pa3
rametry ogniwa słonecznego, sprawność konwersji i jej ograniczenia
4. Ogniwa krzemowe: konstrukcja i technologia, wykonania do zastosowań naziemnych i
3
specjalne
5. Ogniwa cienkowarstwowe: amorficzne i polikrystaliczne Si, hybrydowe (polimorficz4
ne), GaAs (wielozłączowe), CdS/CdTe, CIS, CIGS, barwnikowe, organiczne, polimerowe
6. Moduły fotowoltaiczne. Konstrukcja i technologia wytwarzania. Standardowe techniki
3
pomiaru i charakteryzowania ogniw i modułów słonecznych
7. Systemy PV autonomiczne oraz systemy podłączone do sieci energetycznej: zasady
5
projektowania i instalacji. Falowniki. Monitoring, diagnostyka, ocena jakości, prognozowanie uzysku energetycznego
8. Magazynowanie energii w systemach PV – akumulatory i elektronika w systemach PV
3
(kontrolery i regulatory ładunku), inteligentne zarządzanie energią
9. BIPV (systemy zintegrowane z elementami budowlanymi) – przykłady
2
10. Systemy PV z koncentratorami światła (CPV), rodzaje koncentratorów, techniki śledze2
nia położenia Słońca
11. PV – przyszłość i rozwiązania perspektywiczne
1
 Ćwiczenia – zawartość tematyczna:
 Seminarium – zawartość tematyczna:
 Laboratorium – zawartość tematyczna:
Laboratorium zawiera 4 ćwiczenia obejmujące pomiar charakterystyk ogniwa oświetlonego oraz wyznaczanie podstawowych parametrów krzemowych ogniw w funkcji natężenia światła i temperatury,
pomiar modułów fotowoltaicznych w warunkach zaciemnienia oraz w różnych konfiguracjach połączeń. Ostatnim punktem laboratorium jest opracowanie założeń, zaprojektowanie oraz określenie parametrów eksploatacyjnych kompletnego systemu fotowoltaicznego dla określonego zastosowania.
1. Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych ogniw słonecznych przy zmiennym poziomie natężenia światła, wyznaczanie podstawowych parametrów ogniwa z zależności I-V oraz z zależności ISCVOC.
2. Pomiar podstawowych parametrów ogniwa w funkcji temperatury z wykorzystaniem modelowania charakterystyki I-V wspomaganego komputerem, wyznaczanie składowych prądów nasycenia
3. Pomiar modułów PV w różnych konfiguracja połączeń
4. Pomiar charakterystyk „ciemnych” ogniw i modułów z wykorzystaniem modelowania charakterystyki I-V wspomaganego komputerem, wyznaczanie parametrów modelu zastępczego.
5. Projekt autonomicznego systemu fotowoltaicznego opartego na własnej koncepcji i założeniach z
wykorzystaniem specjalistycznego oprogramowania.
 Projekt - zawartość tematyczna:
 Literatura podstawowa:
Jarzębski, „Przetwarzanie energii słonecznej. Fotowoltaika”, PWN;
Marciniak, „Przyrządy półprzewodnikowe”;
Strona internetowa lab. fotowolatiki SolarLab: http://solarlab.wemif.net
 Literatura uzupełniająca:
M.A. Green, "Solar Cells - Operating principles, Technology and System Applications", Ed. Univ. of
New South Wales, Australia, 1992;
S.R. Wenham, M.A. Green, M.E. Watt, R. Corkish, “Applied Photovoltaics”, Earthscan, 2007;
Strony internetowe wiodących laboratoriów oraz międzynarodowych programów badawczych, np:
www.nrel.gov,
www.snl.com,
www.ecn.nl,
www.fraunhofer-ise.de,
www.iea-pvps.org,
www.fotowoltaika-polska.pl itp.
 Warunki zaliczenia: ocena
* - w zależności od systemu studiów

