Transregio Collaboration TRR33

Die Stromerzeugung durch Photovoltaik hat in den letzten Jahren einen stürmischen Siegeszug angetreten. In dessen Folge sind die Kosten für solar erzeugten Strom dramatisch gefallen. Nach den neuesten Kürzungen liegen die Subventionen des Erneuerbaren Energiegesetzes unter den Endkundenpreisen für Elektrizität. Dabei fallen die Preise für Solarstrom weiterhin drastisch und werden bis 2015 in sonnereichen Gegenden mit Strom aus Kohlekraftwerken konkurrieren können.

In der Vorlesung werden wir die Physik der Solarzelle erkunden.

Hilfreich aber nicht wirklich notwendig sind Grundkenntnisse in Thermodynamik, Quantenmechanik und vor allem Festkörperphysik. Wer diese nicht hat, muss die eine oder andere Formel dann eben unwissend glauben.

Es werden 3 credit points vergeben. Wer diese haben möchte, muß dafür eine mündliche Prüfung am Ende des Semesters mitmachen.

• Einleitung, Martkdaten und Fakten Einleitung_SS2014.pdf (910 kb)
• Die Sonne, Sonnenstand & Spektrum SS2012_PV_Lecture_02_Sonnenstrahlung.pdf (212 kB)
• Physik der Solarzelle
  • Kristall, Bandstruktur, Gleichgewichtskonzentration ACHTUNG: NEUES VERSION DES SCRIPTS ( SS2012_PV_Kapitel_03_Halbleiterphysik_i.pdf (1.2 MB)
  • Licht Absorption & Rekombination (vorlaeufige Version bis Absorption des Scripts) SS2012_PV_Kapitel_03_Halbleiterphysik_ii.pdf und häufig verwendete Variablen symbole.pdf(87 kB)
  • Ladungstransport, Grundlegende Halbleitergleichungen und Elektrostatik des PN Übergangs SS2012_PV_Kapitel_03_Halbleiterphysik_iii.pdf (282 kB)
  • Lösung der Halbleitergleichungen SS2014_PV_Kapitel_03_Halbleiterphysik_iv.pdf (642 kB)
  • Solarzelle I-V Charakteristik, Kenngrößen, Ersatzschaltbilder, Verschaltung zum Modul und Abschattung SS2012_PV_Kapitel_03_Kenngroessen.pdf und SS2012_PV_Kapitel_03_ErsatzschaltbildModul.pdf
  • Herstellungsprozess
  • Die Unterschiedlichen Umsetzungen: verbesserte kristalline Zellen, Dünnschichtmodule, Farbstoffzellen SS2012_PV_Lecture_04_Konzepte.pdf und SS2012_PV_Lecture_04_ZusatzFolien.pdf hierzu
  • Wirtschaftlichkeit der Solarenergie SS2012_PV_Lecture_04_Wirtschaftlichkeit.pdf
  • Verluste in der Zelle und wie man sie vermeidet
  • Simulation der kristallinen Solarzelle
  • Thermodynamik der Solarzelle

• Volker Quaschning, “Regenerative Energiesysteme”
• Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Joachim Knobloch,“Sonnenenergie, Photovoltaik” (out of print)
• Antonio Luque und Steven Hegedusm, “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering”
• P. Würfel, Physics of Solar Cells, Wiley 2005, ISBN: 3-527-40428-7
• Martin A. Green, “Solar Cells: Operating Principles,Technology and System Applications”
• Wagemann, H. Eschrich, Photovoltaik: Solarstrahlung und Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte und Aufgaben, ISBN-10: 3834806374
• Simon M. Sze, Kwok K. Ng, “Physics of Semiconductor Devices”