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Photovoltaische und photoelektrochemische Energieumwandlung

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#20512 / #1

Seit SS 2017

Deutsch

Photovoltaische und photoelektrochemische Energieumwandlung

3

Lublow, Michael

benotet

Mündliche Prüfung

Zugehörigkeit


Fakultät II

Institut für Festkörperphysik

Keine Angabe

Physik

Kontakt


EW 5-4

Sandersfeld, Anja

Anja.Sandersfeld@tu-berlin.de

Keine Angabe

Lernergebnisse

Die Studierenden erwerben Kenntnisse der angewandten Halbleiterphysik, die als Grundlage zum Verständnis der Funktionsweise von Solarzellen benötigt werden. Dazu gehören die elektronischen, optischen und Kontaktbildungseigenschaften von Halbleitern. Die Grundzüge der Photoelektrochemie (PEC) werden erlernt, so dass Funktion und die wesentlichen Eigenschaften photovoltaischer und photoelektrochemischer Solarzellen verstanden werden können. Die Behandlung von Fallbeispielen photovoltaischer und elektrochemischer stromerzeugender Solarzellen führt zu vertieftem Verständnis der Wechselwirkung der zur Optimierung von Wirkungsgraden und Stabilität wesentlichen physikalisch-chemischen Parameter. Hinsichtlich der Licht-induzierten Erzeugung solarer Brennstoffe (hier Wasserstoff) wird das Grundverständnis der energetischen und physikalisch-chemischen Bedingungen der sog. künstlichen Photosynthese erworben. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, die modernen Entwicklungen auf diesen Gebieten verfolgen und einschätzen zu können und zudem eine vertiefende Forschungs- bzw. Entwicklungstätigkeit auf dem Gebiet solarer Energieumwandlung durchzuführen. Die Veranstaltung vermittelt überwiegend Fach- und Systemkompetenz.

Lehrinhalte

Übersicht über Licht-induzierte energieumwandelnde Prozesse - gefolgt von den Grundlagen der angewandten Halbleiterphysik: intrinsische und dotierte Halbleiter, Kontaktbildung, Gleichrichtung und Raumladungszonen, Schottky-Kontakte und deren Strom-Spannungscharakteristik; Gleichgewichtseinstellung mit Redoxelektrolyten, Elektronentransfer am Elektrolyt-Kontakt und Strom-Spannungsverhalten nach Marcus und Gerischer. Theoretische Wirkungsgrade und Leistungsparameter. Fallstudien zu Solarzellen: (i) die ‘klassische’ Silicium Solarzelle, Geschichte und deren spektrale Verbesserungen, (ii) Dünnschicht Solarzellen (ternäre Chalkopyrite bzw. GaAs-basierte Systeme), (iii) stromerzeugende PEC Solarzellen (InP, GaAs/Redoxelektrolyte Systeme), (iv) Licht-induzierte Wasserspaltung - Grundlagen und moderne Anwendungen in Oberflächen-funktionalisierten Tandem Solarzellen, Beschreibung von Wirkungsgrad und Stabilität.

Modulbestandteile

Pflichtgruppe:

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWSVZ
Photovoltaische und photoelektrochemische SolarenergieumwandlungVL3231 L 232WiSe/SoSeDeutsch2

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Photovoltaische und photoelektrochemische Solarenergieumwandlung (VL):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Vor- und Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 90.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 3 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Vorlesung: In der Vorlesung werden die Lerninhalte vermittelt, sowie interaktiv durch Fragen und Diskussionen der Lernstoff vertieft; es werden zwei umfangreichere Hausaufgaben gegeben (homework), die ausgewertet und diskutiert werden. Es werden eine Reihe von kleineren Übungen innerhalb der Vorlesung, z.B. zur Kontaktbildung, zum Energiebandverlauf einer Schottky-Solarzelle etc. durchgeführt; diese helfen das Erlernte noch in der Vorlesung in den Grundzügen zu verstehen. Die Vorlesung basiert auf power point Praesentationen, die durch Tafelbilder ergänzt werden. Die power point files werden den Studierenden als pdf Datei elektronisch zugänglich gemacht. Zielgruppe: Studierende im Hauptstudium (Master) und im letzten Jahr vor dem Bachelor; MasterstudentInnen und DoktorandInnen

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Wünschenswert sind Grundzüge der Festköperphysik, der Chemie sowie die Fähigkeit sich in ein multidisziplinäres Gebiet hineinzudenken. Es ist von Vorteil, wenn die Studierenden sich selbständig über vertiefende Aspekte der jeweiligen Teilgebiete (Halbleiterphysik, Elektrochemie, Grenzflächeneigenschaften) informieren und dies in der Vorlesung kommunizieren.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

benotet

Prüfungsform

Mündliche Prüfung

Sprache

Deutsch

Dauer/Umfang

30 Minuten

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Winter- und Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung erfolgt im Referat für Prüfungsangelegenheiten

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar

 

Literatur

Empfohlene Literatur
Keine empfohlene Literatur angegeben

Zugeordnete Studiengänge

Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Der erfolgreiche Abschluss befähigt zur Aufnahme einer Bachelor- Master oder Doktorarbeit auf den entsprechenden Gebieten.

Sonstiges

Keine Angabe