Anda teadmisi pooljuhtmaterjalide rakendamisest päikeseelementides. Tutvustada pooljuhtide füüsika põhiprintsiipe ning anda teadmisi päikeseelementide tööpõhimõtetest. Tutvustada kaasaegseid päikeseenergeetikas kasutatavaid materjale ja päikeseelementide tüüpe ning nende valmistamise tehnoloogiaid. Anda teadmisi päikeseelementide ja päikesepaneelide karakteriseerimise meetoditest. Anda ülevaade päikesepaneelide süsteemide komponentidest ning nende tööpõhimõtetest.

Objective of the course is:
• to provide knowledge of semiconductor materials for photovoltaic applications.
• to introduce the basic principles of semiconductor physics and provide the knowledge of working principles of solar cells.
• To introduce properties and preparation technologies of materials for photovoltaic applications.
• to provide knowledge of solar cells characterisation methods.
• To provide an overview of the components of photovoltaic systems and their working principles.

Aine läbinud üliõpilane:
1. omab ülevaadet päikeseenergeetika arengust ja tulevikutrendidest;
2. omab põhiteadmisi pooljuhtide füüsika põhiprintsiipidest ja oskab neid kasutada päikeseelementide tööpõhimõtte kirjeldamisel.
3. tunneb päikesepaneelides kasutatavate materjalide ja seadiste valmistamise meetodeid/tehnoloogiaid;
4. oskab kirjeldada päikesepaneelide eeliseid ja puudusi võrreldes teiste alternatiivenergia liikidega;
5. omab põhiteadmisi päikesepaneelides kasutatavate pooljuhtmaterjalide ja valmisstruktuuride karakteriseerimismeetoditest.

Upon completion of the subject, students will be able to:
1. understand the development of solar energetics and its future trends;
2. apply the fundamental semiconductor physics to explain the operation principle of solar cells, and understand the materials properties and device structures which are critical to photovoltaics
3. understand the technologies used for manufacturing the solar energy materials and devices;
4. understand the advantages and disadvantages of solar electricity in comparison to alternative sustainable energy sources;
5. Describe and apply the main characterization methods used for semiconductor materials and solar cells performance evaluation

Sissejuhatus päikeseenergeetikasse. Päikeselementide ehk fotogalvaaniliste elementide areng ja tulevikutrendid. Pooljuhtide füüsika põhiprintsiibid. Tsooniteooria, laengukandjad pooljuhis. Generatsioon ja rekombinatsioon. Omapooljuht ja lisand-pooljuht. p-n üleminek, heteroüleminekud, Schottky barjäär. Päikeseelementide klassifikatsioon ja valmistamistehnoloogiad (sh. Si baasil päikeseelementide tehnoloogiad, õhukesekileliste päikeseelementide tehnoloogiad, monoteramembraani tehnoloogia, III- põlvkonna päikeseelementide tehnoloogiad, mitmekihilised e. tandemid, konsentreeritud valgusega päikeseelemendid). Päikeseelementide karakteriseerimismeetodid. Päikesepaneelide efektiivsus ja selle seos paneeli struktuuriga. Päikesepaneelide süsteemid ja komponendid. Praktikumis toimub päikeseelementide väljundparameetrite määramine ja elektriliste omaduste uurimine.

Introduction to photovoltaics. Status, trends and future of phovoltaics. Fundamental physics of semiconductors. Energy Band structure, carriers in semiconductors. Generation and recombination processes. Intrinsic and doped semiconductors. Semiconductor junctions (homojunction, heterojunction, Schottky junction). Classification of photovoltaics (Si-based solar cells, thin film solar cells, monograin layer solar cells, CdTe and III-V solar cells, tandem, organic PV etc. ). Measurement and Characterization of solar cells. Efficiency limits and loss mechanisms in solar cells. Introduction to PV Systems and components. Hands-on laboratory sessions to explore how a solar cell works in practice.

Eksam.
Eksamihinne kujuneb õpitulemuste kirjaliku demonstreerimise alusel eksamil või eelnevate kontrolltööde sooritamisel.

Exam.
The final grade will be formed on the bases of demonstration of acquired learning outcomes in writing on the examination or on the tests.

Loengumaterjali läbitöötamine, ettevalmistus kontrolltöödeks, praktikumideks ja eksamiks

Learning of the material of the subject. Preparation for the tests, laboratory work and examination

1. K. Mertens „Photovoltaics : fundamentals, technology and practice“ John Wiley & Sons Ltd., 2014. http://www.textbook-pv.org/
2. Handbook of photovoltaic science and engineering / edited by Antonio Luque and Steven Hegedus, Wiley, 2003
3. https://courses.edx.org/c4x/DelftX/ET.3034TU/asset/solar_energy_v1.1.pdf
4. C. Kittel ,,Introduction to solid state physics" Wiley, 2005
5. P.Yu, M. Cardona ,,Fundamentals of semiconductors" Springer, 2010 http://sites.ifi.unicamp.br/brum/files/2014/01/Semiconductors-Yu-Cardona.pdf

-