Photovoltaik / Vertiefende Themen Solarer Energietechnik

Innerhalb der Module sollen bei den Studierenden sowohl die theoretischen halbleiterphysikalischen Grundlagen und Prozesstechnologien als auch die theoretischen wie auch praktischen elektrotechnischen Grundlagen von Photovoltaik-Zellen und -Anlagen vermittelt werden. Die Vorlesungsinhalte und Detailtiefen sind auf den jeweiligen Ausbildungsstand der Studierenden abgestimmt und daher im Umfang, bei dem für angehende Bachelor angebotenen Photovoltaik Modul leicht reduziert. Die Gliederung des Moduls kann anhand der folgenden Teilthemen nachvollzogen werden:

1. Grundlagen der Photovoltaik
   
   • Materialauswahl
   • Bandübergänge
   • Grundlagen beleuchteter pn-Übergänge, (Diodenbetrieb, Elementbetrieb)
   • Solarzellentypen (mono-, polykristallin, amorph, CIS/CIGS)
2. Kennlinie (MPP)
   
   • elektronische/elektrische Kennwerte
   • Ersatzschaltbilder
   • Beispielhafte Darstellung der technologischen Umsetzung
   • Standardtest- und Messbedingungen
3. Energiesituation
   
   • Notwendigkeit erneuerbarer und effizienterer Energietechnologien und Photovoltaik (PV)
   • Stand der Technik und Potenziale / Solare Strahlung
4. Vom Photovoltaikmodul zur Anlage
   
   • Abschattung
   • Netzgekoppelte PV-Anlagen
   • Autarke PV-Anlagen
   • Mögliche Energieerträge
   • Statische vs. nachgeführte Anlagen
5. Wechselrichter für Photovoltaikanwendungen
   
   • Prinzipielle Funktionsweise
   • Regelung
   • Wechselrichter zur Netzeinspeisung (einphasig vs. dreiphasig)
   • Inselwechselrichter
   • Notwendigkeit von Energiespeichern in zukünftigen erneuerbaren Energiesystemen
6. Rechtliche Rahmen für erneuerbare Energien in Deutschland und Europa

Wir leiten die Studierenden in diesem Praktikum an, eine funktionstüchtige Solarzelle zu bauen. Die Studierenden erarbeiten sich den Prozessablauf selbst. Durchgeführt werden technologische Verfahren der Mikrosystemtechnik bzw. Halbleiterindustrie: 

• Lithografie
• Dünnschichttechnik
• Dotierung
• Ätztechnik
• Aufbau- und Verbindungstechnik

Dabei erwerben sie fundierte wissenschaftlich-technische Kompetenzen im Bereich der Mikrotechnologie, die sie gezielt auf eine spätere selbstständige Tätigkeit in einer Hochtechnologieumgebung vorbereiten. Sie lernen typische Herstellungswege und Prozessabläufe der Mikrosystemtechnik sowie der zugrunde liegenden Basistechnologien kennen.

Die Lehrziele werden durch den direkten praktischen Umgang mit Anlagen der Halbleiter- und Mikrosystemtechnik zusätzlich gestützt. Ein von den Studierenden gestalteter Vortrag zu ausgewählten Themen des Prozessablaufs rundet das Modul ab und fördert das vertiefte Verständnis der vermittelten Inhalte.