Innovative Concepts of Solar Energy Conversion - Interactive curriculae of TU Ilmenau

Grundkenntnisse der Halbleiter-, Quanten-, und Molekülphysik. Grundlagen der Photovoltaik, Festkörperphysik auf Niveau eines Physik BSc, Grundkenntnisse Chemie

Die Studenten sind nach Vorlesung und Übung befähigt, neue Ansätze in der Solarenergiekonversion zu erarbeiten und einzuordnen. Die Entwicklung von Konzepten zur Steigerung der photovoltaischen Konversionseffizienz in Solarzellen bzw. zur Reduktion von Verlusten gelingt ihnen eigenständig.

Konzepte für die Erzeugung solarer Brennstoffe können planvoll entworfen werden. Die Studierenden sind mit innovativen Konzepten vertraut, können diese im speziellen Kontext einordnen und sie in Diskussionen reflektieren; die Studierenden haben ein detailliertes und kritisches Verständnis von relevanten Teilgebieten der Halbleiterphysik und von photoelektrochemischen Prozessen sowie von Aspekten ihrer Anwendung. Die Studierenden sind in der Lage, ihr Wissen auf konkrete Fragestellungen gezielt und ergebnisorientiert anzuwenden und zu interpretieren. Sie sind in der Lage, neue Konzepte im Labormaßstab selbstständig zu entwickeln und zu realisieren und können diese mit geeigneten Analysemethoden charakterisieren und bewerten.

Nach der Übung sind die Studierenden in der Lage, ihre entwickelten Lösungsansätze verständlich zu präsentieren und vorzustellen und diese im Kreis ihrer Kommilitonen zu diskutieren und kritisch zu beleuchten. Sie können Feedback zu Fragen geben und Rückmeldungen zu ihrer Arbeit würdigen und annehmen. Alternative Ansätze können hinsichtlich ihrer Erarbeitung und Praktikabilität angemessen eingeschätzt werden.

Die Studierenden haben Produktionstechniken der Solarindustrie an konkreten Beispielen kennengelernt und ihr umfangreiches Wissen weiter ausgebaut. Sie kennen die Unterschiede zwischen Labor und industrieller Fertigung und können die Anwendung von Technologien vom Labormaßstab in die Fertigung beurteilen und die Umsetzung zielgerichtet und lösungsorientiert konzipieren.

Im Modul werden ausgewählte Themata innovativer Konzepte der Photovoltaik vorgestellt; diese adressieren die Realisierung von aktuell diskutierten Solarzellenkonzepten mit anorganischen und organischen Materialien, Kontaktsystemen, Eigenschaften von Materialklassen, Grenzflächenproblemen und Strukturdimensionen. Dabei wird auch auf spezielle Charakterisierungsmethoden von Halbleiter- Halbleitergrenzflächeneigenschaften eingegangen. Des Weiteren wird die photoelektrochemische Erzeugung solarer Brennstoffe, insbesondere von solarem Wasserstoff dargestellt. Die Produktionstechniken der Solarindustrie werden anhand konkreter Beispiele erläutert.

PowerPoint-Präsentationen mit Animationen (Beamer & Download)

Spezialliteratur
- Peter Würfel "Physik der Solarzellen", Heidelberg, Berlin: Spektrum, Akadem. Verlag, 2000
- Jenny Nelson: "The Physics of Solar Cells", Imperial College Press 2003
- Adolf Goetzberger, Volker Hoffmann: "Photovoltaic solar energy generation", Springer 2005
- Alexis de Vos: "Endoreversible thermodynamics of solar energy conversion", Oxford Science Publications; Neue Auflage: "Thermodynamics of Solar Energy Conversion" Feb/2008
- Martin A. Green "Third Generation Photovoltaics", Springer 2003
- Antonio Luque, Viacheslav Andreev: "Concentrator photovoltaics", Springer 2007
- Luther, Preiser and Willeke: "Photovoltaics - Guidebook for Decision Makers", Springer 2003
- Antonio Luque, Viacheslav Andreev: "Concentrator photovoltaics", Springer 2007