Solarenergie (WS 2009/2010)
Einführung
Der Trend zu erneuerbaren Energien ist ungebrochen. Neben der Wind- und Wasserkraft wird zunehmend Strom aus Solarenergie erzeugt. Im Zuge der Wirtschaftskrise ist gerade bei der Photovoltaik ein Preisverfall eingetreten, der diese viel früher als erwartet zur ernsthaften Konkurrenz zur herkömmlichen Stromerzeugung macht. In der Vorlesung werden die verschiedenen Nutzungsmöglichkeiten und deren Wirtschaftlichkeit vorgestellt. Gegen Ende der Vorlesung wird die kristalline Solarzelle (welche sich sehr gut berechnen lässt) dann nochmals detailliert besprochen.
Vorausetzungen
Hilfreich aber nicht wirklich notwendig sind Grundkenntnisse in Thermodynamik, Quantenmechanik und Festkörperphysik. Wer diese nicht hat, muss die eine oder andere Formel dann eben unwissend glauben.
Inhalt (mit den Skripten und den meisten Folien)
- Einleitung, Martkdaten und Fakten
- Die Sonne, Sonnenstand & Spektrum Vorlesung vom 19.10.2009 (Kapitel 2) (ca. 200kB)
- Photovoltaik Teil I (eher einfach):
- Grundprinzip der Photovoltaik
- Die kristalline Solarzelle Vorlesung vom 19.10.2009 (Kapitel 3) (ca. 700kB)
- Simulation der kristallinen Solarzelle, Kenngrößen, Verschaltung zum Modul und Abschattung Vorlesung vom 26.10.2009 (Kapitel 3.2 bis 3.4) (ca. 700kB)
- Herstellungsprozess
- Die Unterschiedlichen Umsetzungen: verbesserte kristalline Zellen, Dünnschichtmodule, Farbstoffzellen Vorlesung vom 16.11.2009 (Kapitel 3.5 bis 3.7) (ca. 200 kB) und Zusatzfolien hierzu (ca. 100 kB)
- Nicht konzentrierende Solarthermie
- Konzentrierende Solarthermie: Kraftwerke Vorlesung vom 14.12.2009 (Kapitel 5) (ca. 300 kB)
- Wirtschaftlichkeit der Solarenergie Vorlesung vom 21.12.2009 (Kapitel 6) (ca. 400 kB)
- Photovoltaik Teil II (mit wirklichen Rechnungen):
- Der Halbleiter Vorlesung vom 11.01.2010 (Kapitel 7) (ca. 400 kB)
- Erzeugung von Loch-Elektron Paaren und Rekombination
- Die Diode Vorlesung vom 25.01.2010 (Kapitel 7) (ca. 500 kB)
- Die beleuchtete Solarzelle Vorlesung vom 01.02.2010 (Kapitel 7) (ca. 300 kB)
- Ersatzschaltbild und Abschattung von Solarmodulen
Literatur
- Volker Quaschning, “Regenerative Energiesysteme”
- Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Joachim Knobloch, “Sonnenenergie, Photovoltaik” (out of print)
- Martin A. Green, “Solar Cells: Operating Principles,Technology and System Applications”
- Antonio Luque und Steven Hegedusm, “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering”
- Simon M. Sze, Kwok K. Ng, “Physics of Semiconductor Devices”