ITE1905 Solcelleteknologi og brenselceller & hydrogen - 10 stp

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

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

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

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

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.

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. 

Eksamensdato er foreløpig og vil kunne bli endret. Endelig eksamensdato kunngjøres ved oppslag på det enkelte fakultet primo mai for vårsemesteret og primo november for høstsemesteret.