2019年度 光起電力の基礎   Introduction to Photovoltaics

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開講元
エネルギーコース
担当教員名
宮島 晋介 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月5-6(W242)  木5-6(W242)  
クラス
-
科目コード
ENR.L410
単位数
2
開講年度
2019年度
開講クォーター
2Q
シラバス更新日
2019年4月5日
講義資料更新日
-
使用言語
英語
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講義の概要とねらい

太陽光発電は重要な再生可能エネルギー源の1つである。太陽光発電は太陽電池を基礎としている。本講義が取り扱う内容は、光起電力効果、半導体物理、太陽電池、最新の太陽電池の設計および太陽光発電システムの基礎である。

本講義では、太陽光発電の総合的なレビューを行う。引き続き、太陽電池の動作を理解するために必要な半導体物理を説明する。その後、太陽電池の発電原理、太陽電池の構造および高効率化の手法について学ぶ。最後に太陽光発電システムについて議論する。

到達目標

講義終了後、受講者は下記の各項目を行うことが可能になる。

1. 光起電力効果を理解する
2. 太陽電池の動作および変換効率を説明する
3. 高効率太陽電池の構造を説明できる
4. 太陽電池の作製プロセスを説明できる
5. デバイスシミュレーターを用いて太陽電池を解析できる
6. 太陽光発電システムの構造を理解する

キーワード

光起電力、太陽電池、半導体、pn接合、ヘテロ接合、薄膜

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
- - -

授業の進め方

各回の初めに、前回の講義で出題した演習の解答を行い、質問を受け付けます。また、授業の終わりにその回の授業の内容に関する演習を行います。受講に当たり、受講者は講義計画を確認し、各回のカバーする内容を確認してください。

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 太陽光発電および太陽光の基礎 太陽光発電システムの構成および太陽光スペクトルについて説明できる。
第2回 太陽電池の等価回路と光電変換の基礎 太陽電池の等価回路と光電変換について説明できる。
第3回 半導体物性の基礎 半導体材料の基礎を説明できる
第4回 pn接合 pn接合の基礎を説明できる
第5回 変換効率の制限要因 太陽電池の理論変換効率を説明できる。
第6回 太陽電池の評価技術 太陽電池の基礎的な評価方法を説明できる。
第7回 標準的なシリコン太陽電池の技術 従来型のシリコン太陽電池の構造を説明できる
第8回 前半の講義のまとめと質疑、太陽電池作製・評価設備見学 前半の講義のまとめ
第9回 標準的なシリコン太陽電池の作製技術 シリコン太陽電池の作製プロセスを説明できる -不純物拡散、プラズマCVD、スクリーン印刷-
第10回 シリコン太陽電池の高効率化技術-ヘテロ接合技術 シリコンヘテロ接合技術を説明できる -水素化アモルファスシリコン-
第11回 シリコン太陽電池の高効率化技術-ポイントコンタクトおよび裏面コンタクト 最先端のシリコン太陽電池の技術を説明できる
第12回 薄膜太陽電池-無機化合物 化合物薄膜太陽電池の基礎を説明できる
第13回 薄膜太陽電池-ペロブスカイト関連材料 有機無機ハイブリッドペロブスカイト太陽電池の基礎を説明できる
第14回 最新の評価技術とデバイスシミュレーション 太陽電池の最新の評価技術およびデバイスシミュレーションの基礎について説明できる
第15回 太陽光発電モジュールと太陽光発電システムの基礎 太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムの基礎を説明できる

教科書

教科書は使用しません。Webで資料を配布いたします。

参考書、講義資料等

M.Green, ``Solar Cells, Operating Principles, Technology, and System Applications,'' Prentice-Hall Inc.
また、必要に応じて参考文献を示します。

成績評価の基準及び方法

期末試験(50%)、中間レポート(30%)および授業中の演習問題(20%)で評価を行います。

関連する科目

  • EEE.D211 : 半導体物性
  • ENR.H410 : 半導体物性特論(エネルギー)

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

受講者は半導体材料、量子力学(もしくは量子化学)の基礎知識を有することが望ましい。

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