OPISY KURSÓW Kod kursu: ETD8365 Nazwa kursu
Transkrypt
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