Fotovoltaika

Opis predmeta

Sončna energija in pregled konceptov pretvarjanja sončne energije v električno.

Sončne celice: principi delovanja in strukture, materiali in tehnologije, lastnosti celic iz kristalnega silicija in na osnovi galijevega arzenida, tankoplastnih celic (silicijevih, halkopiritnih in kadmijteluridnih), mezoskopskih in organskih sončnih celic, tandemskih in večspojnih celic ter celic termofotovoltaike; analiza optičnih in električnih izgub, modeliranje, simulacije in karakterizacija; napredni koncepti in tehnološki trendi.

Fotonapetostni moduli: značilnosti in lastnosti, tehnološki trendi in standardi kristalnosilicijevih, tankoplastnih in koncentratorskih PV modulov. Vrednotenje zmogljivosti, analiza izgub in energijskega izplena, preskušanje, zanesljivost in življenjska doba. Modeliranje, simulacije in karakterizacija.

Fotonapetostni sistemi: omrežni in samostojni PV sistemi, načrtovanje, gradnja in vzdrževanje; močnostni regulatorji in razsmerniki, zaščitni elementi; hranilniki energije; zanesljivost in vzdrževanje; priključevanje na omrežje, ekonomika PV sistemov.

Cilji in kompetence

poznavanje pregleda sodobnih gradnikov, tehnologij in trendov v fotovoltaiki
nadgradnja znanja o principih delovanja
fotonapetostnih gradnikov
sposobnost nadaljnjega samostojnega raziskovalnega dela na področju

Metode poučevanja in učenja

predavanja:
v primeru manj kot 7 študentov se na začetku v enem ali dveh terminih izvede samo strnjen sklop predavanj –pregled tematike in trendi; v primeru več kot 6 študentov se izvede razširjen del predavanj
konzultacije (predvsem v okviru seminarske naloge)
samostojno delo in seminarska naloga: iz ožjega področja fotovoltaike – študent preuči izbrano tematiko (izbor tematike po posvetu s predavateljem) in izdela seminarsko nalogo, ki jo nato zagovarja

Predvideni študijski rezultati

predznanja za nadaljnji razvoj in raziskave na področju fotovoltaične znanosti in inženirstva
razumevanje delovanja in uporabe sodobnih fotonapetostnih gradnikov
specifično raziskovalno delo na ožjem segmentu fotovoltaike (seminarska naloga)

Reference nosilca

KRČ, Janez, TOPIČ, Marko (2013) Optical modeling and simulation of thin-film photovoltaic devices. CRC Press, New York. 258 str., ISBN 978-1-4398-1849-7.

FILIPIČ, Miha, HOLMAN, Zachary, SMOLE, Franc, DE WOLF, Stefaan, BALLIF, Christophe, TOPIČ, Marko (2013) Analysis of lateral transport through the inversion layer in amorphous silicon/crystalline silicon heterojunction solar cells. Journal of applied physics, 114: 1-7.

SEVER, Martin, LIPOVŠEK, Benjamin, KRČ, Janez, ČAMPA, Andrej, SÁNCHEZ PLAZA, Guillermo, HAUG, Franz-Josef, DUCHAMP, Martial, SOPPE, Wim J., TOPIČ, Marko (2013) Combined model of non-conformal layer growth for accurate optical simulation of thin-film silicon solar cells. Solar energy materials and solar cells, 119: 59-66.

FILIPIČ, Miha, BERGINC, Marko, SMOLE, Franc, TOPIČ, Marko (2012) Analysis of electron recombination in dye-sensitized solar cell. Current applied physics, 12: 238-246.

KRČ, Janez, LIPOVŠEK, Benjamin, BOKALIČ, Matevž, ČAMPA, Andrej, OYAMA, T., KAMBE, M., MATSUI, T., SAI, H., KONDO, M., TOPIČ, Marko (2010) Potential of thin-film silicon solar cells by using high haze TCO superstrates. Thin Solid Films, 518: 3054-3058.

Temeljni viri in literatura

[1]A. Luque, S. Fonash: Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, 2nd Ed, Wiley, 2011.

[2] M.A.Green: Third Generation Photovoltaics: Advanced Solar Energy Conversion, Springer, 2005.

[3] R. A. Messenger and J. Ventre, Photovoltaic Systems Engineering, 3rd Ed., CRC Press (2010)

[4] A. Luque and V. M. Andreev: Concentrator Photovoltaics. Springer, 2007.

[5] Janez KRČ, Marko TOPIČ. Optical modeling and simulation of thin-film photovoltaic devices. CRC Press, 2013. XIII, 258 str. ISBN 978-1-4398-1849-7 [COBISS.SI-ID 9762644].