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21761 Photovoltaik I im Wintersemester 2016/2017 |
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Das Semester dieser Veranstaltung ist beendet. |
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grundlegende Überarbeitung: Wintersemester 2008/2009 |
Umfang: 3.0 SWS |
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Übungsumfang: 1.0 SWS |
nächster geplanter Einsatz: Wintersemester 2017/2018 |
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Versionen |
Autorinnen und Autoren |
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Teilnahmevoraussetzungen |
Beschreibung |
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Beschreibung |
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KursbeschreibungDas Modul "Photovoltaik" gibt eine Einführung in die Physik und Technologie zur Herstellung von Solarzellen. Von dem großtechnischen Einsatz der Photovoltaik verspricht man sich die Lösung vieler Probleme auf dem Gebiet der Energieversorgung. Die Energiegewinnung durch Photovoltaik beruht auf der Konversion von Solarenergie, d.h. der Unwandlung der Energie des Sonnenlichts in elektrische Energie. An die photovoltaische Energiegewinnung sind große Hoffnungen geknüpft, denn Solarenergie steht quasi unbegrenzt zur Verfügung und problematische Randerscheinung wie die Emission von Schadstoffen (wie bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe) oder radioaktiver Rückstände (wie beim Einsatz der Kernenergie) treten nicht auf. Das Modul "Photovoltaik" ist thematisch in mehrere Schwerpunkte aufgeteilt. In einem ersten physikalischen Teil wird zunächst die Herkunft der elektromagnetischen Strahlung beschrieben. Zudem werden die Wechselwirkungen der Strahlung mit Festkörpern behandelt, wobei insbesondere die Strahlungsgesetze und Absorptionsvorgänge eingeführt werden. Die notwendigen Grundlagen aus der Physik der Halbleiter, d.h. Begriffe wie Bänderdiagramme, Leitfähigkeit und Fermifunktion werden erläutert. Die Solarzelle wird als Sonderform einer normalen pn-Übergangsdiode im Rahmen der Shockley-Read-Hall-Theorie beschrieben. Ihre wichtigsten physikalischen Parameter (spektrale Empfindlichkeit, Wirkungsgrad, etc.) werden erläutert. Dabei wird insbesondere auch auf limitierende Faktoren eingegangen. Es werden sowohl die kristallinen als auch die amorphen Strukturen von Solarzellen beschrieben. Zur Abrundung des physikalischen Teils wird auch auf den Stromtransport in nichtkristallinen Materialien eingegangen. Denn um Kosten bei der Herstellung von Solarzellen zu sparen, wird bei der Herstellung von Solarzellen immer häufiger auf sogenannte Billigsubstrate wie amorphes oder polykristallines Silizium zurückgegriffen. Der technologische Teil beschreibt die Herstellung von Solarzellen aus monokristallinem, polykristallinem und amorphem Ausgangsmaterial mit allen wesentlichen Prozeßschritten wie Diffusion, Metallisierung und Antireflexbeschichtung bis hin zur Herstellung von Tandemsolarzellen. Insbesondere wird auch auf die Technologie von Gallium-Arsenid-Solarzellen eingegangen, die z.B. für solartechnische Anwendungen in der Weltraumfahrt von Bedeutung sind. Abschließend wird zudem noch der wichtige Aspekt der Messtechnik behandelt. Hilfreich für das Verständnis des Moduls "Photovoltaik" sind Kenntnisse aus den Bereichen Halbleiterphysik, Werkstoffe und Bauelemente sowie Halbleitertechnik. Diese sind aber nicht notwendige Bedingung zum Verständnis des Moduls, denn alle notwendigen Begriffe aus diesen Themenbereichen werden noch einmal im Detail erläutert. Im Modul Photovoltaik werden nicht nur die rein technischen Aspekte zur Herstellung von Solarzellen beleuchtet sondern auch die Systemaspekte hervorgehoben. Dies geschieht insbesondere im Rahmen des angebotenen Seminars. Solarzellen werden als Elemente des Gesamtkomplexes photovoltaische Energieerzeugung unter dem Gesichtspunkt "System-Engineering" näher diskutiert. Dabei wird auch auf Umweltaspekte eingegangen. Die Studierenden haben insbesondere auch die Möglichkeit, im Labor die "reale" Herstellung von photovoltaischen Systemen zu besichtigen. Für die Studierenden ist das globale Lernziel, das Gesamtkonzept Photovoltaik zu erfassen und systemische Kompetenz zu erlangen. |
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Termine |
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Veranstaltungsbeginn: 04.10.2016 |
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Versand |
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Material |
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Diese Lehrveranstaltung beinhaltet zugriffsgeschütztes Material, das nur nach dem Einloggen und bei vorhandener Belegung der Lehrveranstaltung eingesehen werden kann. Studierende der FernUniversität sollten sich einloggen. |
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Einheiten |
Einstieg |
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Übungen |
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FernUniversität in Hagen, 58084 Hagen, Telefon: +49 2331 987-01, E-Mail: fernuni@fernuni-hagen.de