Teorie a konstrukce fotovoltaických článků
Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah |
---|---|---|---|
D11PCPC | ZK |
- Garant předmětu:
- Jiří Pfleger
- Přednášející:
- Jiří Pfleger
- Cvičící:
- Předmět zajišťuje:
- katedra inženýrství pevných látek
- Anotace:
-
Přednáška je zaměřena na základy fotovoltaické přeměny sluneční energie. Zabývá se klasickými fotovoltaickými články z krystalického křemíku i moderními trendy využívajícími nové materiály včetně polymerních, nové technologie i fyzikální principy. Posluchačům je poskytnut matematický a teoretický základ fotovoltaického jevu v různých typech funkčních struktur, ale též informace o souvisejících technologiích a použitých materiálech. K získání uceleného pohledu na problematiku fotovoltaiky bude část přednášky věnována i praktickým a ekonomickým aspektům aplikace fotovoltaických článků v distribučních elektrických sítích. Analýza životního cyklu fotovoltaických článků umožní posluchačům lépe se orientovat v problematice fotovoltaiky ve vztahu k životnímu prostředí.
- Požadavky:
- Osnova přednášek:
-
1. Historický úvod, charakteristika slunečního záření na zemském povrchu, rozdělení fotovoltaických článků, základní dělení podle technologie (tlustovrstvé-deskové, tenkovrstvé a nekřemíkové technologie).
2. Fyzikální principy fotovoltaických článků: typy excitace v polovodičích, fotogenerace volných nosičů náboje, transport náboje, objemová a povrchová rekombinace.
3. Schottkyho diodová rovnice, charakteristická rovnice skutečného solárního článku, vliv sériového odporu, svodové vodivosti, závěrného proudu a termálního napětí. Výpočet účinnosti fotovoltaického článku, teoretické meze účinnosti, Shockley-Queisserův limit.
4. PN přechod jako fotodioda. Režim fotovodivostní a fotovoltaický. Doba života minoritních nosičů.
5. Přechod PN: typy přechodů podle způsobu vzniku (slitinové, difuzní, epitaxní, implantované, planární) podle krystalové struktury (homogenní, heterogenní), podle gradientu koncentrace příměsí (strmé a pozvolné, symetrické a asymetrické).
6. Výroba krystalických křemíkových fotovoltaických článků: výroba metalurgického a solárního křemíku, výroba ingotu a řezání ingotu na desky, texturace Si desek, vysokoteplotní difuze fosforu, depozice antireflexní a pasivační vrstvy, nanášení sběrných kontaktů, testování a třídění Si solárních článků.
7. Využití pokročilých technologií k dosažení vyšší účinnosti: plazmové leptání, N-typ křemíku jako výchozí materiál, sběrné kontakty, antireflexní vrstvy, nanotechnologie).
8. Tenkovrstvé články (amorfní křemík, mikrokrystalický křemík, CdTe, CIS, CIGS).
9. Hybridní organicko-anorganické solární články (Grätzelův článek).
10. Polymerní fotovoltaické články.
11. Zvýšení účinnosti (koncentrátorové solární články, využití dvoufotonových přechodů, fúze excitonů, násobení fotonů, články s vícenásobným přechodem).
12. Zapojení solárních článků do elektrických distribučních sítí. Akumulace energie.
13. Analýza životního cyklu solárních článků, ekonomické aspekty využití solárních článků, vliv na životní prostředí.
- Osnova cvičení:
- Cíle studia:
- Studijní materiály:
- Poznámka:
- Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2025/2026:
- Rozvrh není připraven
- Předmět je součástí následujících studijních plánů: