Der erste MOOC "Photovoltaische Solarenergie" ist eine allgemeine Darstellung der solaren Photovoltaik-Technologien im globalen energetischen Kontext, ohne umfangreiche Details. Insbesondere die Beschreibung der Funktionsweise von Solarzellen beschränkt sich auf den Idealfall. Im Gegensatz dazu ermöglicht dieser zweite MOOC ein tieferes Verständnis der Eigenschaften von Solarzellen auf der Basis von kristallinen Halbleitern. Er besteht aus einer allgemeinen Präsentation der Physik der Photovoltaikgeräte mit besonderem Schwerpunkt auf der Siliziumtechnologie, die derzeit mehr als 90% des Marktes ausmacht. Auch die photovoltaischen Anwendungen von III-V-Halbleitern werden erwähnt.
Grundsätzlich kann eine Solarzelle als ein Halbleiterbauelement (eine Diode) betrachtet werden, das dem Sonnenlicht ausgesetzt ist. Es wird eine Einführung in die Halbleiterphysik gegeben, gefolgt von den Phänomenen des Elektronentransports in einem Diodenbauelement. Es folgt eine detaillierte Beschreibung der Funktionsweise der Solarzelle, einschließlich der Grenzen der Umwandlungseffizienz. Eine Beschreibung des Sonnenspektrums und der optischen Eigenschaften der Zellen wird ebenfalls vorgestellt. Schließlich wird die kristalline Siliziumtechnologie beschrieben, vom kristallinen Massenwachstum bis hin zur Herstellung von Heteroübergängen, die kristalline und amorphe Materialien kombinieren.
Einführung in die Halbleiterphysik: Bandstruktur von kristallinen Halbleitern, optische Absorption und Dotierung.
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11 Videos3 Aufgaben
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11 Videos•Insgesamt 75 Minuten
1. Einführung•8 Minuten
2. Bandstruktur•7 Minuten
3. Bandstruktur (Forts.)•8 Minuten
4. Optische Absorption•9 Minuten
5. Intrinsische Halbleiter•8 Minuten
6. Dotierung von Halbleitern•8 Minuten
7. Ladungsträgerdichten im thermischen Gleichgewicht•10 Minuten
Bearbeitetes Problem - Ladungsträgerdichten im Gleichgewicht•6 Minuten
Anhang 1•5 Minuten
Anhang 2•3 Minuten
Anhang 3•4 Minuten
3 Aufgaben•Insgesamt 80 Minuten
Bandstruktur•30 Minuten
Doping•30 Minuten
Prüfung: Halbleiterphysik•20 Minuten
TRANSPORT PHENOMENA : DER p-n-ÜBERGANG
Modul 2•2 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Transportphänomene in Halbleitern : Ladungsträgerinjektion durch Licht und Rekombination; der Gleichgewichts- und Nicht-Gleichgewichts-p-n-Übergang; der photovoltaische Effekt
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9 Videos3 Aufgaben
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9 Videos•Insgesamt 70 Minuten
1. Transport-Phänomene•11 Minuten
2. Ladungsträgerinjektion durch Licht. Rekombination•8 Minuten
3. Das Gleichgewicht p - n Kreuzung•9 Minuten
4. Der Nicht-Gleichgewichts-p-n-Übergang•12 Minuten
Anhang 1•4 Minuten
Anhang 2•6 Minuten
Anhang 3•7 Minuten
Anhang 4•5 Minuten
Bearbeitetes Problem - Implizite Leerlaufspannung•7 Minuten
3 Aufgaben•Insgesamt 80 Minuten
Verunreinigungen in Halbleitern•30 Minuten
p-n-Übergang•30 Minuten
Test - Quasi-Gleichgewicht•20 Minuten
ASYMMETRISCHE GERÄTE
Modul 3•1 Stunde abzuschließen
Moduldetails
Metall-Halbleiter-Kontakte und Halbleiteroberfläche; Heteroübergänge
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5 Videos2 Aufgaben
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5 Videos•Insgesamt 38 Minuten
1. Der Metall-Halbleiterkontakt im Gleichgewichtszustand•9 Minuten
2. Metall-Halbleiter-Kontakt im Nicht-Gleichgewicht•5 Minuten
3. Ohmsche Kontakte•6 Minuten
4. Die Halbleiteroberfläche - Heteroübergänge•11 Minuten
Bearbeitetes Problem - Halbleiter-Heteroübergänge•7 Minuten
2 Aufgaben•Insgesamt 50 Minuten
Metall-Halbleiter-Kontakt•30 Minuten
Test - Asymmetrische Kreuzungen•20 Minuten
BETRIEB VON SOLARZELLEN
Modul 4•3 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Solarspektrum; Grundlagen der Solarzelle; Grenzen der Umwandlungseffizienz; Solarmodule
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10 Videos3 Aufgaben
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10 Videos•Insgesamt 68 Minuten
1. Sonneneinstrahlung•7 Minuten
2. Sonnenspektrum•9 Minuten
Bearbeitetes Problem - Gesamtbestrahlungsstärke•7 Minuten
3. Grundlagen der Solarzelle•8 Minuten
Bearbeitetes Problem - Die I-V-Kennlinie•6 Minuten
4. Multi-Junctions - Beschränkungen der Umwandlungseffizienz•8 Minuten
5. Solarzellen-Optik•11 Minuten
Bearbeitetes Problem - Solarzelle unter Konzentration•6 Minuten
6. Von der Zelle zum Modul•4 Minuten
Anhang 1•2 Minuten
3 Aufgaben•Insgesamt 90 Minuten
Sonnenspektrum•30 Minuten
Effizienz der Umwandlung•30 Minuten
Solarzellen-Optik•30 Minuten
KRISTALLINE HALBLEITER-SOLARZELLEN
Modul 5•3 Stunden abzuschließen
Moduldetails
Beschreibung der kristallinen Silizium-Photovoltaiktechnologie aus dem Bulk-Kristallwachstum. Erweiterung auf Solarzellen aus III-V-Verbindungen.
Das ist alles enthalten
7 Videos4 Aufgaben
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7 Videos•Insgesamt 57 Minuten
1. Metallurgie von kristallinem Silizium•8 Minuten
2. Kristallwachstum und Wafering•9 Minuten
3. Solarzellen aus kristallinem Silizium•9 Minuten
4. Solarzellen aus kristallinem Silizium (Forts.)•12 Minuten
Bearbeitetes Problem: VOC und Temperatur•6 Minuten
5. Zellen auf Basis von III-V-Verbindungen•7 Minuten
6. Einsatz von mikroelektronischen Verfahren•6 Minuten
4 Aufgaben•Insgesamt 110 Minuten
Silizium-Metallurgie•30 Minuten
Solarzellen aus kristallinem Silizium•30 Minuten
III-V Halbleiter-Solarzellen•30 Minuten
Test - Betrieb kristalliner Solarzellen•20 Minuten
Die École polytechnique verbindet Forschung, Lehre und Innovation auf höchstem wissenschaftlichem und technologischem Niveau, um den Herausforderungen des 21. Jahrhunderts zu begegnen. Seit mehr als 200 Jahren steht sie an der Spitze der französischen Ingenieurschulen und fördert eine Kultur der multidisziplinären wissenschaftlichen Exzellenz, die in einer starken humanistischen Tradition steht.\n L'École polytechnique associe recherche, enseignement et innovation au meilleur niveau scientifique et technologique mondial pour répondre aux défis du XXIe siècle. Seit mehr als 200 Jahren steht sie an der Spitze der französischen Ingenieurschulen und fördert eine pluridisziplinäre wissenschaftliche Exzellenzkultur, die sich auf eine starke humanistische Tradition stützt
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