Solare Energiewandlung

In diesem Modul werden die physikalischen, materialwissenschaftlichen und elektrochemischen Mechanismen zur Erzeugung von Energie durch Photovoltaik-Zellen übermittelt. Nach einer Einführung in die Grundlagen der Quantenmechanik und der Festkörperphysik wird der photovoltaische Effekt ausgehend aus der elektronischen Bandstruktur von Halbleitern erklärt. Der Aufbau und die Funktion verschiedener Typen von Photovoltaik-Zellen werden präsentiert und Lösungen zur ingenieurwissenschaftlichen Optimierung deren Wirkungsgrade erläutert.


Photoelektrochemische Systeme werden vertiefend betrachtet. Insgesamt werden die Studierenden in die Lage versetzt, photoregenerative, photoumwandlungs und farbstoffsensibilisierte photoelektrochemische Zellen sowie amorphe halbleitende Oxide kritisch diskutieren zu können.

Das Modul besteht aus den Lehrveranstaltungen "Materialwissenschaftliche Grundlagen der Photovoltaik" und "Photoelektrochemie".

Lernergebnisse

• Sie erlernen physikalische Konzepte und mathematische Ableitungen zu den technischen Grundprinzipien der Photovoltaik. Damit können Sie Ausführungen und Herstellungsprozesse verschiedener Solarzellen grundlegend verstehen und übertragen.

• Sie lernen grundlegende Vorgänge in photoelektrochemischen Systemen kennen, wobei insbesondere auf die Unterschiede zwischen metallischen und halbleitenden Elektroden eingegangen wird.

• Sie sind in der Lage, sowohl Transportphänomene als auch die Entstehung von Ladungsträgern, die auf dem Halbleiter auftreten, zusammen mit dem Phänomen des Ladungstransfers an der Grenzfläche Halbleiter-Elektrolyt bei Dunkelheit und unter Beleuchtung beschreiben zu können.

Inhalte

• Solarstrahlung als Energiequelle der Photovoltaik
• Halbleitermaterialien für die photovoltaische Energiewandlung
• Grundlagen für Solarzellen aus kristallinem Silizium
• Solarzellen aus Verbindungshalbleitern
• Alternative Solarzellenkonzepte
• Bandstruktur von Halbleitern
• Raumladungszone in Halbleitern
• Elektronentransport und -transfer in Halbleitern
• Lichtabsorption in Halbleitern und Photostromerzeugung
• Photoregenerative Zellen und Photokonversionszellen
• Amorphe Oxide

Modulverantwortung

Prof. Dr.-Ing. Lucio Colombi Ciacchi

Fachbereich Produktionstechnik

Veranstaltungsdetails

1. Vorlesung:
"Materialwissenschaftliche Grundlagen der Photovoltaik"
Prof. Dr.-Ing. Lucio Colombi Ciacchi, Prof. Dr.-Ing. habil. Lutz Mädler

2. Vorlesung:
"Photoelektrochemie"
Prof. Dr.-Ing. Fabio La Mantia

Beide Vorlesungen werden im Sommersemester durchgeführt. Empfohlen wird, das Modul in drei Semestern zu absolvieren, d. h. im ersten Sommersemester die Teilprüfung "Materialwissenschaftliche Grundlagen der Photovoltaik" und im nächsten Sommersemester die Teilprüfung „Photoelektrochemie“. Es ist nach Absprache auch möglich, beide Veranstaltungen in einem Semester zu belegen.

Termine folgen

Umfang

Dauer: 3 Semester (siehe Hinweis unter Veranstaltungsdetails)

Arbeitsaufwand:
56 Std. Präsenzveranstaltungen 
+ 124 Std. angeleitetes Selbststudium

(entspricht 6 CP)

Prüfungen & Abschluss

Prüfung:

• je Vorlesung eine mündliche Prüfung (à 45 Minuten)

Abschluss:

• Modulzertifikat

Teilnahmeentgelt

450 Euro (= 75 Euro pro CP)

Mitglieder des Alumni-Vereins der Universität Bremen erhalten 5 % Rabatt.

Information zur Bremer Bildungsprämie

Bewerbung

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Bewerbungszeitraum:
1. Februar - 15. März