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Modul 21760

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Photovoltaik

Betreuung:

Kurzbeschreibung

Das Modul ist Bestandteil des Masterstudiengangs "Elektro- und Informationstechnik" - es vermittelt einen Überblick über physikalische und technologische Grundlagen der Photovoltaik.

Kursstruktur des Moduls

Kursnr. Bezeichnung Erläuterung
21761 Photovoltaik I Kursteil I als Studienbrief in gedruckter Form
21762 Photovoltaik II Kursteil II als Studienbrief in gedruckter Form
21765 Seminar Photovoltaik

Seminarvortrag, Präsenzveranstaltung in Hagen, gesonderte Anmeldung erforderlich

Im Masterstudiengang ist die Belegung aller aufgeführten Kurse obligatorisch.
Im Akademiestudium können beliebige Kombinationen gewählt werden.

Modulinhalte und Voraussetzungen

In einem ersten physikalischen Teil wird die Herkunft der Solarstrahlung beschrieben. Zuerst werden die Wasserstoff- und Kohlenstoffzyklen in der Sonne und die dabei erreichten Temperaturen erläutert. Danach wird das Planck’sche Strahlungsgesetz abgeleitet. Dafür werden Zustandsdichte und Bose-Einstein-Verteilung abgeleitet. Aus dem Strahlungsgesetz ergibt sich die Solarkonstante. Das berechnete Strahlungsspektrum wird mit dem experimentell ermittelten verglichen. Die AM-Größen werden eingeführt. Statistische Daten von Sonnenscheindauern und -intensitäten werden vorgeführt.

In einem zweiten elektrotechnischen Teil werden notwendige Grundlagen von Halbleiterphysik und -elektronik wiederholt: Kristallstruktur, Bändermodell, Dotierung, Leitfähigkeit. Die IV-Kennlinien von pn-Übergängen im Dunkelfall werden nach Shockley hergeleitet. Diese Rechnung wird für den Fall der Lichteinstrahlung wiederholt. Die zugehörigen Messverfahren für die Kennlinien werden erläutert. Aus den Kennlinien werden charakteristische Größen herausgegriffen, die als vergleichbare Gütemerkmale von Solarzellen dienen. Es werden weitere Messgrößen, Messverfahren und -apparaturen herausgegriffen, die tiefere Auskünfte über die physikalischen Eigenschaften der Solarzelle liefern wie Trägerlebensdauer, Absorption, Reflexion, spektrale Empfindlichkeit, LBIC (light beam induced current). Die Wirkungsweise von polykristallinen und amorphen Solarzellen wird beschrieben.

Der technologische Teil beschreibt die Herstellung von Solarzellen aus monokristallinem, polykristallinem und amorphem Ausgangsmaterial mit allen wesentlichen Prozessschritten wie Kristallzucht, Diffusion, Metallisierung und Antireflexbeschichtung bis hin zur Herstellung von Tandemsolarzellen. Das Langzeitverhalten (Degradation nach Staebler-Wronski, Korrosion) wird diskutiert. Auch wirtschaftliche Fragen werden kurz angesprochen.

FernUni-Logo FernUniversität in Hagen, Lehrgebiet Elektrische Energietechnik, 58084 Hagen, Tel.: +49 2331 987-1181, E-Mail: Marianne.Lehmann@fernuni-hagen.de