Aurinkosähkön perusteet, Luento-opetus

Opintojakson suoritettuaan opiskelija osaa perusasiat sähkömagneettisen säteilyn synnystä auringossa ja päätymisestä maan pinnalle, pystyy kertomaan ja perustelemaan puolijohdeliitokseen perustuvan aurinkokennon toimintaperiaatteen eli miten se muuntaa auringon säteilyenergiaa sähköenergiaksi sekä miksi se voi toimia sähkötehoa tuottavana aurinkokennona. Opiskelija osaa aiheeseen liittyvät luonnontieteelliset perusteet siten, että pystyy selittämään ja perustelemaan ulkoisten olosuhteiden muutosten vaikutukset aurinkokennon toimintaan, pystyy kertomaan miten piiaurinkokennot toimivat ja miten sekä ohutkalvokennot että korkean hyötysuhteen moniliitosaurinkokennot poikkeavat piiaurinkokennoista toimintaperiaatteeltaan. Kurssin suoritettuaan opiskelija pystyy myös ottamaan perustellusti kantaa aurinkosähkön rooliin tulevaisuuden energiantuotannossa tuntien sen taloudellisen kilpailukyvyn, markkina-aseman ja kehityspotentiaalin. Lisäksi opiskelija hallitsee aurinkopaneelien valmistukseen liittyvät perusasiat sekä voimaloiden perusrakenteen ja  toiminnan perusteet.

Ydinsisältö

• Sähkömagneettisen säteilyn synty auringossa ja auringon säteilyintensiteetti sekä sen mallintaminen mustan kappaleen säteilynä. Ilmakehän vaikutus säteilyintensiteettiin.
• Piiaurinkokennon toimintaperiaate: valosähköisen ilmiön toteutuminen puolijohteessa, puolijohdeliitoksen rooli sähkön tuotannossa. Valosähköisen luonnonilmiön mallintaminen kiinteän olomuodon fysiikan keinoin. Aurinkokennon sähköinen toiminta ja siihen vaikuttavat ulkoiset parametrit kuten säteilyintensiteetti ja lämpötila.
• Ohutkalvoaurinkokennot, korkean hyötysuhteen moniliitosaurinkokennot sekä katsaus muihin kehitteillä oleviin aurinkokennomateriaaleihin.
• Aurinkosähkön tuotannon mahdollisuudet globaalisti ja Suomessa. Aurinkosähkön kaupallinen yleistyminen, kannattavuus ja tulevaisuuden kehitysnäkymät.
• Ilmastomuutos ja aurinkosähkön rooli sen ehkäisyssä.
• Aurinkokennojen toimintaan liittyvän puolijohdefysiikan perusteet.
• Aurinkokennovoiman perusrakenne ja komponentit sekä ympäristöolosuhteiden vaikutus voimalan toimintaa.

Täydentävä tietämys

• Puolijohdefysiikan ja kvanttimekaniikan syvempi tuntemus.
• Yliopiston aurinkovoimalaan liittyvä tutkimustoiminta.

Kaikille yhteiset oppimistapahtumat

Luennot: Luennot

26.10.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
28.10.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
02.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
04.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
09.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
11.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
16.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
18.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
23.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
25.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
30.11.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
02.12.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)
07.12.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1702 auditorio (120)
09.12.2021 12:00 - 14:00, TAU Konetalo K1704 auditorio (209)

Oppimateriaali

• Tyyppi: Luentokalvot
• Tekijä: Seppo Valkealahti
• Tenttimateriaali: Kyllä
• Kieli: Englanti

Oppimateriaali

• Tyyppi: Muu verkkomateriaali
• Tekijä: Seppo Valkealahti
• Tenttimateriaali: Kyllä
• Kieli: Englanti

Oppimateriaali

• Tyyppi: Kirja
• Nimi: Handbook of photovoltaic science and engineering
• Tekijä: A. Lugue and S. Hegedus
• Tenttimateriaali: Ei
• Kieli: Englanti
• Lisätietoja: Wiley 2002

Oppimateriaali

• Tyyppi: Kirja
• Nimi: Planning and installing photovoltaic systems
• Tekijä: German Solar Energy Society, Routledge 2013
• Tenttimateriaali: Ei
• Kieli: Englanti

Oppimateriaali

• Tyyppi: Kirja
• Nimi: Photovoltaics - system design and practice
• Tekijä: Heinrich Häberlin
• Tenttimateriaali: Ei
• Kieli: Englanti
• Lisätietoja: Wiley 2012

Oppimateriaali

• Tyyppi: Kirja
• Nimi: Solar Cells: Operating Principles, Technology and System Applications
• Tekijä: M. A. Green
• Tenttimateriaali: Ei
• Kieli: Englanti

Yleinen asteikko, 0-5