Hvordan omdanner man lys til elektricitet i solceller? Energi fra solen vælter ned over jorden, seks tusinde gange så meget som vi bruger i vores forsyning. Vi er bare ikke så gode til at høste den som elektricitet. De celler, der sælges på markedet, ligger kun på 10-15 procent effektivitet, mens forskerne har lavet celler med effektiviteter over 40 procent, og det kan blive endnu bedre. Hvordan? I skanningelektronmikroskop får du lejllighed til at undersøge tværsnittet af en tyndfilmcelles ”lagkagestruktur” og bestemme grundstofindhold.
Formålet er at få indsigt i solcellers funktion og opbygning.
Du lærer om elektron-hul-pardannelse inde i solcellen, om betydningen af lysets frekvens for den optimale effektivitet. Og hvordan man vil kunne forbedre den ved ændringer af cellens opbygning.
Vi skal måle solcellers effektivitet, undersøge lysets energi og lære om farve-temperatur. Vi undersøger en tyndfilmcelle med et skanningelektronmikroskop med grundstofbestemmelse.
Du kommer til at arbejde med forskellige typer solceller, måle strøm og spænding, bestemme lysintensitet med pyranometer, farvetemperatur med spektrofotometer, tyndfilmcelleopbygning undersøgt i elektronmikroskop.
Du kommer til at arbejde i vores undervisningslaboratorium for ingeniørstuderende, Nanoteket.
Du får en rundvisning i et forskningslaboratorium hvor de forsker i bæredygtige energiteknologier og brændstoffer. Du laver billeder af tyndfilmceller med et elektronmikroskop
Solcellens karakteristik opmåles og bruges til bestemmelse af effektiviteten. Effektiviteten afhænger af spektret for den benyttede lyskilde.
Ved modellering af lyskildens spektrum med en Planckkurve kan effektiviteten forudsiges for anvendelse i sollys, som typisk har en anden farvetemperatur end lyskilden i laboratoriet.
Matematikken kan bidrage med en stringent definition af uendelige integraler, og eventuelt kan man udlede Wiens forskydningslov. Udledningen kræver iterativ løsning af en transcendent ligning.
Solcellens karakteristik opmåles og bruges til bestemmelse af effektiviteten.
Karakteristikkens kurveform kan modelleres ved en parallelforskudt eksponentialfunktion.
Eventuelt kan inddrages seriemodstand i cellens indre og parallel krybemodstand fra cellens overflade i modellen.
Matematikken kan bidrage med diskussion af den matematiske modellerings forklaringsgrad.
Forslag til litteratur, du kan bruge i din opgave og som baggrund for øvelsen:
NB: Når du har tilmeldt dig, vil du få besked, hvis der er litteratur, du skal læse som forberedelse til øvelsen.
- hvor du kan du få hjælp til din databehandling og stille spørgsmål:
Tobias Peter Johansson Studielektor Institut for Fysik tobiasj@fysik.dtu.dk
