høst 2019

ITE1905 Solcelleteknologi og brenselceller & hydrogen - 10 stp

Sist endret: 15.05.2019

Ansvarlig fakultet

Fakultet for ingeniørvitenskap og teknologi

Studiested

Narvik | Nettbasert | Annet |

Søknadsfrist

1. juni

Emnetype

Emnet kan tas som enkeltemne.

Opptakskrav

Generell studiekompetanse eller realkompetanse + Matematikk R1+R2 og Fysikk 1 .

Søknadskode: 9391 for enkeltemner i ingeniørfag; 5198 for enkeltemner i ingeniørfag, nettbasert

Innhold

Emnet gir en bred, til dels detaljert men grunnleggende innføring i solcelleteknologi og i brenselcelleteknologi.

Delemne 1 Solcelleteknologi

  • Fotoner inn, elektroner ut: Prinsippet bak den fotovoltaiske-, og fotoelektriske effekten
  • Solenergiens rolle i verden
  • Grunnleggende om sol-jordfysikk og solvinkler
  • Grunnleggende om krystaller og halvlederteori
  • Doping, drift og diffusjon
  • pn-dioden
  • Solcellens prinsipielle virkemåte
  • Hetero-, og homo overganger
  • Material egenskaper
  • Fremstilling av silisium
  • Design og fremstilling av krystallinske solceller
  • Utstyr for fremstilling av solceller
  • Solcelle målinger; IV-kurver, Voc, Isc, FF, effektivitet, parasittresistanser
  • Måleutstyr for karakterisering
  • Klassifisering av solceller
  • Datasimuleringer, solcellen, PV-system
  • Inngående komponenter i et solcellesystem

Delemne 2 Brenselceller & hydrogen

  • Grunnleggende om brenselceller, komponenter, drift, klassifisering, ulike typer, og bruksområder
  • Brenselcellens termodynamikk
  • Brenselcellens elektrokjemi
  • Karakterisering av brenselceller
  • Brenselcelle komponenter og design aspekter
  • Brenselcelle standarder og miljø effekter og konsekvenser

Anbefalte forkunnskaper

IGR1518 Matematikk 1 (3-semester), IGR1600 Matematikk 1, IGR1603 Fysikk/Kjemi

Hva lærer du

Etter bestått emne skal studenten ha følgende læringsresultat:

Kunnskaper og forståelse:

  • forklare solcellers virkemåte
  • forstå forskjellen mellom fotovoltaisk effekt og fotoelektrisk effekt
  • redegjøre for viktige elektriske og geometriske design parametere for solceller
  • forstå en målt IV karakteristikk for en solcelle
  • beskrive viktige forskjeller mellom ulike typer solceller
  • beskrive fremstillingssekvensen for krystallinske silisium solceller
  • redegjøre for faktorer viktige for optimal plassering av solcellepaneler
  • forklare funksjonen til ulike komponenter i et solcelle system
  • forklare den prinsipielle oppbyggingen av en solcellemodul
  • redegjøre for konsekvenser av forskjeller mellom celler i en modul
  • redegjøre for ulike typer produksjonsfeil og defekter
  • forstå hvordan solceller sorteres og klassifiseres
  • forstå formålet med de produksjonsprosesser som brukes for fremstilling av solceller og solcelle paneler
  • lokalisere mulig miljø eller sikkerhetsmessig risiko i solcelleanlegg og i brenselcelle system
  • navngi relevante tekniske standarder
  • forstå de fundamentale prinsipper for en brenselcelles design og funksjon
  • Kunnskap om komponenter, material, og fysikalske mekanismer og forståelse av hvordan disse påvirker brenselcellens oppførsel

Ferdigheter:

  • utføre enkle beregninger for solcellers og panelers ytelse
  • analysere målte egenskaper hos en solcelle og sol celle panel
  • klassifisere en målt solcelle utfra dess karakteristikk
  • skille en god celle fra en dårlig
  • forstå tekniske datablad for solceller og for brenselceller
  • designe en krystallinsk silisium solcelle
  • simulere en solcelles ytelse som funksjon av design mha. dataprogram
  • dimensjonere et solcelle anlegg
  • sette sammen et optimalt fungerende solcelleanlegg bestående av ikke identiske moduler
  • Bruke teknikker og metoder for å analysere forskjellige brenselcellesystemer basert på deres bruksområde og bruksbetingelser

Kompetanse:

  • redegjøre for fordeler og ulemper med solcellesystem for produksjon av elektrisk energi
  • reflektere over solenergiens rolle i verdens energisystem
  • reflektere over hvordan lagre energi fra solceller
  • vurdere egnethet hos ulike typer solcellepanel i ulike miljøer
  • uttale seg om miljømessige og/eller sikkerhetsmessige konsekvenser ved fremstilling eller bruk av solceller og brenselceller
  • kommunisere med publikum og fagpersoner innen solcelleteknologi og brenselcelleteknologi

Undervisnings- og eksamensspråk

Norsk

Undervisning

Forelesninger og øvinger i form av 4 økter/uke fordelt likt mellom delemnene,

obligatoriske innleveringer bestående av regneøvinger, designoppgaver og laboratorieoppgaver med tilhørende skriftlig og/eller muntlig rapportering.

All organisert undervisning, pensumlitteratur og alt utdelt materiale er å betrakte som pensummateriale. Eksamensoppgaver gis med utgangspunkt i dette. 

Gjesteforelesninger kan forekomme.

Frivillige Quiz kan forekomme.

Innføring i bruk av PC1D/PC2D programmet. Et gratis program for Windows system som er fritt tilgjengelig på internett. Vil bli utdelt.

Audio og video av forelesninger og øvinger i klasserom blir spilt inn med Mediasite og kan følges live via nett. Linker til innspillinger blir lagt ut på Canvas.

Eksamen kan ikke avlegges i undervisningsfrie semestre.

Praksis: nei

Kvalitetssikring av emnet:

Emneevaluering i form av spørreundersøkelse, evt. også via studenttillitsvalgt.

Eksamen

Arbeidskrav:

Følgende må være godkjent for å få eksamensrett:

For del emne 1 solcelleteknologi: 3 stk. obligatoriske innleveringer bestående av en regneøving, en designoppgave og en hjemme laborasjon med rapport. I hjemme laborasjonen simuleres optimalisering av en solcelle og dets egenskaper mha. PC1D/PC2D programmet eller tilsvarende programmer.

For del emne 2 Brenselceller & hydrogen: 2 stk. obligatoriske innleveringer med skriftlig rapport og/eller muntlig presentasjon.

Eksamen og vurdering:

To (2) skriftlige skoleeksamener under oppsyn hvor eksamen i delemne 1 er av 4 timers varighet, og eksamen i delemne 2 er av 3 timers varighet.

Det gis bokstavskarakter A-F, der F er ikke bestått, i hvert enkelt delemne som vektes sammen til en samlet karakter A-F med vekt faktorer 50/50. Begge deleksamener må være bestått for å bestå emnet.

Noter at deleksamen 1- Solcelleteknologi vil være felles med delemnet solcelleteknologi inngående i emne ITE1832 Solcelleteknologi og vakuumteknologi.  

Hjelpemidler ved eksamen:  

Formelsamling av John Haugan "Formler og tabeller" samt formelsamling som er vedlagt selve eksamensoppgaveteksten (i deleksamen 1).  Ingen andre trykte eller håndskrevne hjelpemidler er tillatt. 

Kalkulator: Alle håndholdte kalkulatorer med tomt minne ved eksamensstart og 

uten kommunikasjonsmulighet er tillatt.  

Kontinuasjonseksamen:

Det gis kontinuasjonsadgang for studenter som ikke har bestått seneste ordinære arrangerte eksamen/deleksamen i emnet. 

Ved manglende vurdering i en av delene er det tilstrekkelig med kontinuasjon i den av delene som mangler. Tidspunkt for kontinuasjon publiseres særskilt. 

Timeplan

Studiepoengreduksjon

ITE1832 Solcelleteknologi og vakuumteknologi 5 stp