Ders Öğretim Planı

Ders Kodu Ders Adı Ders Türü Yıl Dönem AKTS
YEU603 Fotovoltaik Güneş Pilleri 927003 1 2 8

Dersin Amacı

Güneş enerjisinden elektrik üretimi, günümüz dünyasında en öncelikli konularındandır. Fotovoltaik hücreler, güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürür. Son yıllarda popüler hale gelmiştir. Yeni materyaller ve yeni güneş pili endüstrileri gelişmektedir. Bu konuda lisansüstü düzeyde güneş pilinin elektriğe nasıl dönüştüğünü, güneş pillerinin nasıl üretildiğini, çeşitli fotovoltaik teknolojilerinin tasarım kavramlarının, teori ve pratiğinin temel bir anlayış sağlamayı amaçlamaktadır. Mevcut teknolojilerin (tek ve çok kristalli silikon, CdTe, CIGS, CPV) potansiyel ve dezavantajları ile ticari ön-teknolojiler (organikler, organik / inorganik hibrit ve nanoyapı tabanlı güneş pilleri). Güneş pili performansını nasıl geliştireceğimizi ve maliyeti tartışılacaktır.

Dersin Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri

Dr. Öğrt. Üy. Vedat KESKİN

Ön Koşul Dersleri

Yok

Önerilen Diğer Hususlar

Yok

Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar

1. Semiconductor Devices, Basic Principles, Jasprit Singh, Wiley, (2001) 2. The Physics of Solar Cells, Jenny Nelson, Imperial College Press ((2003) 3. Solar Cell Device Physics (2nd edition), Stephen J. Fonash , Academic Press (2010) 4. Handbook of Photovoltaic Science & Engineering, A. Luque and S. Hegedus (Ed), Wiley (2003)

Dersin Sunulduğu Dil

Türkçe

Staj Durumu

Yok

Dersin İçeriği

Güneş ışınlamanın doğası; Güneş enerjisi dönüşümde verimlilik sınırları; Yarıiletken Fiziği: Yarı iletkenlerde elektronlar ve holler, katkılama, elektrik akımı; EKLEMLER: tek ve hetero-eklemler; P-n ve p-i-n eklemlerin analizi: deplesyon bölgesi, Taşıyıcı ve akım yoğunlukları, Karanlık ve aydınlık akım gerilimi özellikleri; Güneş Hücresi Cihaz Fiziği: Güneş ışıması, dönüşüm verimliliği, ışınım ve sıcaklığın I-V özelliklerine etkisi. Kristal yarıiletken güneş hücrelerinin yapısı ve performansı; Kristalin Silikon Güneş pilleri; İnce Film Güneş pilleri: Amorf silikon, kadmiyum tellür ve bakır indiyum galyum diselenide bazlı güneş pilleri; Boya duyarlı Güneş Hücreleri; Yeni nesil (Organik-inorganik, perovskit,...) fotovoltaik Cihazlar; Fotovoltaik Sistem Mühendisliği: Termo-fotovoltaik elektrik üretimi, Elektrik enerjisi, fotovoltaik modüller, sistem ve uygulamaları

Değerlendirme

# Etkinlikler Adet Yuzde Katkısı Yarıyıl İci Etkinlik Yıl Sonu Etkinlik
90 Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri 0 40
91 Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri 0 60
22 Proje Hazırlama 1 50 1
23 Proje Sunma 1 50 1
2 Final Sınavı 1 100 1

Ders İş Yükü Verisi

# Etkinlikler Adet Süresi(saat) Toplam İş Yükü(saat)
5 Derse Katılım 14 3 42
12 Takım/Grup Çalışması 1 10 10
16 Alan Gezisi 1 10 10
22 Proje Hazırlama 1 15 15
23 Proje Sunma 1 1 1
29 Bireysel Çalışma 1 32 32
32 Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma 1 30 30
33 Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma 1 45 45

Haftalık Ders İçeriği

Hafta Teorik Uygulama Laboratuar Ders Notları
1 Genel bakış, güneş enerjisi dönüşümünün temel fiziği ve fotovoltaik etkisi, güneş ışığının doğası: güneş spektrumu, planck kanunu, hava kütlesi
2 Yarıiletken Temelleri: yarı iletken özellikler, yarı iletken güneş pillerinin malzemeleri, katkılama, imalat teknikleri ve testleri
3 yarıiletkenlerde yük taşıyıcıların üretimi; elektron-boşluk çiftleri, rekombinasyonu ve taşınması
4 Güneş Hücresi temelleri: Seçici katman, yansıma önleyici kaplamalar,...
5 Güneş Pili Parametreleri ve Eşdeğer Devrenin akım-voltaj karakteristikleri ve güç özellikleri için tanımlayıcı denklemler
6 Güneş-elektrik Enerji Dönüşüm Limitleri, Schockley-Queisser Limiti
7 Kristal Silikon Güneş Pilleri: amorf silikon ve alaşımları
8 İnce film güneş pilleri: CdTe, CuInSe (CIS), CIGS bazlı ince film güneş pilleri
9 Üçüncü Nesil, yeni nesil silikon bazlı ince film güneş pilleri, çok eklemli veya hetero-eklemli cihazlar
10 Boyaya duyarlı güneş pilleri
11 organik yarıiletken güneş pilleri
12 perovskit tabanlı güneş pilleri
13 fotovoltaik hücre ara bağlantı ve modül üretimi, fotovoltaik sistem bileşeni, bağımsız ve şebekeye bağlı fotovoltaik sistemleri
14 fotovoltaik uygulamalar

Dersin Öğrenme Çıktıları

# Öğrenme Çıktı Id Açıklama
1 1257671 Fotovoltaik güneş pillerine genel bakış
2 1257672 güneş-elektrik enerji dönüşümünün temel fiziğini söyeleyebilme
3 1257673 fotovoltaik etkisi
4 1257674 Bir fotovoltaik cihazının fonksiyonunu ( dönüşüm verimliliğini) yönlendiren temel olayları fenomenolojik olarak tanımlayabilme.
5 1257675 Şu anda ticari fotovoltaik teknolojilerinin güçlü yanlarını, zayıf yönlerini söyleyebilme.
6 1260522 Güneş ışınlamanın doğası; Güneş enerjisi dönüşümde verimlilik sınırları;
7 1260523 Kristal yarıiletken güneş hücrelerinin yapısı hakkında bilgi verebilme
8 1260524 İnce Film Güneş pilleri: Amorf silikon, kadmiyum tellür ve bakır indiyum galyum diselenide bazlı güneş pilleri;
9 1260525 Yarıiletken Fiziği: Yarı iletkenlerde elektronlar ve holler, katkılama, elektrik akımı
10 1260526 Boya duyarlı Güneş Hücreleri
11 1260527 Yeni nesil (Organik-inorganik, perovskit,...)
12 1260748 Yeni nesil (Organik-inorganik, perovskit,...) güneş hücrelerini söyleyebilme.

Bölüm Program Çıktıları

# Program Çıktı Id Açıklama
1 69382 Yenilenebilir Enerji alanında bilgi sahibi olur Araştırma tekniklerini bilir.
2 69383 Alanında yeni araçlar geliştirmek için tekniklerini bilir.
3 69384 Enerji ve kaynaklarını yüksek lisans seviyesinde anlar.
4 69385 Bu alanda yapılabilecek araştırmalar için beceri kazanır.
5 69386 Yenilenebilir enerji araçları tasarlar, yapar ve deney somnuçlarını analiz eder.
6 69387 Yenilenebilir enerji üretimi konusunda problemleri çözmek için mevcut teknolojileri etkin olarak kullanır.
7 69388 Bilgilerini ve deneyimlerini paylaşmak için sunum yapar, kendisini geliştirmek için başka kisilerle tartışır.
8 69396 Mesleki sorumluluk ve etiğe sahip olur.
9 69398 Proje tasarlar, hazırlar ve sunar; projesi kabul görürse yönetir.

Ögrenme Çıktı Matrisi

Program Çıktısı
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Öğrenme Çıktısı
1 4 3 4 5 4 5 3 5 4
2 4 4 3 5 5 4 2 5 5
3 5 3 3 4 4 5 4 5 4
4 3 5 5 4 4 5 5 4 4
5 4 5 4 4 4 3 5 4 5
6 5 4 4 4 5 5 3 5 3
7 3 5 5 4 5 2 4 5 2
8 4 4 4 4 5 3 2 5 4
9 5 4 3 3 5 4 4 5 5
10 4 3 5 5 2 5 3 4 3
11 3 5 4 5 5 4 4 5 4
12
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek