Napelemek laboratórium

A tantárgy angol neve: Solar Cells Laboratory Practice

Adatlap utolsó módosítása: 2016. november 24.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tárgy
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIEEBV00   1/0/1/f 2  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Plesz Balázs, Elektronikus Eszközök Tanszéke
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Dr. Plesz Balázs

adjunktus

Elektronikus Eszközök Tsz

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Elektronika, Fizika, Mikroelektronika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIEEM358"))
VAGY
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIEEJV55"))
VAGY
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIEE9356"))

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

A következő tárgyak korábbi hallgatása esetén ez a tárgy nem vehető fel:

VIEEM358 Napelemkészítés, VIEEJV55 Monolit integrált áramkörök készítése és a  VIEE9356 Napelemek tárgy. Ajánlatos, de nem kötelező a VIEEAV99 kódú Napelemek és megújuló energiaforrások c. tárgy előzetes elvégzése.

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy áttekintést adjon a napelemek eszközfizikai, konstrukciós és technológiai ismereteiről. A tárgy keretében lehetőséget adunk minden hallgatónak, hogy a félvezető technológiai laboratóriumban egy Si egykristály alapú napelem cellát készítsen. A laboratóriumi gyakorlatok alkalmával a hallgatók megismerkednek az alapvető félvezető gyártástechnológiai műveletekkel, valamint az eszközkészítés során alkalmazott technológiai lépéseknek a működésre gyakorolt hatásával. A tárgy másik fontos célja a napelem cellák méréstechnikájának bemutatása. A mérés során fellépő problémák részletes tárgyalása jelentősen hozzájárul a napelem működésének jobb megértéséhez, így a hallgatók elméleti tudásukat ezúton is elmélyíthetik.

8. A tantárgy részletes tematikája

1. blokk

Bevezetés a napelem működésébe, a napelem jellemző paramétereinek és karakterisztikáinak ismertetése.

Különböző napelem anyagok és típusok bemutatása.

2. blokk

Bevezetés a napelem technológiába, alapvető gyártástechnológiai lépések bemutatása.

Szilícium egykristály/multikristály előállítása, megmunkálása és fizikai jellemzői

3. blokk

Ismerkedés a szilícium szelettel, fizikai jellemzők mérésének módszerei, különböző alapanyagok mérése (Si szeletek geometriai méretei, adalékolásának típusa és mértéke

Tisztaszoba bemutatása, a tisztaság szerepe a félvezető technológiában.

4. blokk

Szilícium szelet nedves kémiai tisztítása, felületi strukturálás, a kialakult struktúra optikai mikroszkópos vizsgálata.

Hátoldali BSF réteg kialakítása szilárdfázisú diffúzióval, adalék anyag felpárologtatása

5. blokk

A Si termikus oxidációja elméletének és gyakorlatának ismertetése, különböző oxidált szeletek bemutatása, összehasonlítása

Termikus oxidréteg vastagságának számítása, szimulációk

6. blokk

PSG marása a szelet felületről, a szelet kémiai előkészítése és termikus oxidnövesztés a kiszámított paraméterekkel.

Az oxidréteg vastagságának mérése, a szelet bevonása fotoreziszt réteggel.

7. blokk

A szilárdfázisú diffúzió elméletének áttekintése.

A hallgatói napelem diffúziós paramétereinek meghatározása szimulációval.

8. blokk

A szelet felületéről a védőoxid lemarása, az adalékanyag felpárologtatása és behajtása.

A diffúzió minősítése: négyzetes ellenállás és diffúziós mélység mérése, majd a szelet fotoreziszttel történő bevonása.

9. blokk

UV litográfia elméletének ismertetése, a litográfia félvezető technológiában alkalmazott eszközeinek bemutatása.

A szelet felületén ablaknyitás a kontaktusréteg számára nedves kémiai marással

10. blokk

A napelem cella fémezésének kialakítása, vezető réteg felvitele vákuumgőzöléssel.

A vezető réteg megvastagítása fémgalvanizálással, a kontaktus réteg vastagságának és egyenletességének mérése.

11. blokk

Napelem cella méréstechnikájának elméleti ismertetése, a mérendő paraméterek kiválasztása, mérőberendezések bemutatása.

Mérési gyakorlat, egy napelem cella és egy napelem modul kézi módszerrel történő bemérése.

12. blokk

A hallgatói napelem cellák automata mérőberendezéssel történő bemérése, a kézi és az automata módszer közti különbség bemutatása.

Különböző technológiájú napelem cellák mérése, a kapott eredmények összehasonlítása.

13. blokk

Spektrális válaszfüggvény fogalmának és méréstechnikájának ismertetése, mérés különböző szerkezetű cellákon. A különböző spektrális válaszokból levonható következtetések, az alkalmazott technológia és a mért elektromos paraméterek összefüggése.

A felületi fényreflexió hatása a cellák hatásfokára, reflexió mérése különböző felületi minőségű cellákon.

14. blokk

ZH írás, jegyzőkönyv beadás

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

A laboratóriumi gyakorlathoz tartozó elméleti háttér előadás szintű ismertetése, ezt követően a félvezető laboratóriumban a hallgatók elvégzik a gyakorlathoz tartozó gyártástechnológiai és mérési/minősítési műveleteket.

10. Követelmények

A szorgalmi időszakban:

A tárgyból 1 db nagy ZH-t iratunk. Az aláírás és a félévközi jegy megadásának feltétele a ZH legalább elégséges szintű teljesítése, valamint az összes laboratóriumi gyakorlat hiánytalan elvégzése.

11. Pótlási lehetőségek

A sikertelen ZH pótlására a szorgalmi időszakban 1 db pótZH-t iratunk, a pótlási időszakban 1 db pót-pót ZH iratható. A laboratóriumi gyakorlatok pótlására a rendkívül költséges technológia alkalmazása miatt csak a szemeszter folyamán, külön egyeztetve van lehetőség.

12. Konzultációs lehetőségek

Az előadókkal történő személyes megbeszélés képezi a konzultáció alapját.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

1.  Dr. Mizsei János, Timárné Horváth Veronika: Napelemek kézirat, www.eet.bme.hu

2.  T. Markvart , L. Castaner: Practical Handbook of Photovoltaics, Elsevier Science, 2003.

3.  Nemcsics Ákos: A napelem és fejlesztési perspektívái, Akadámiai kiadó, Budapest, 2001.

4.  Photovoltaics CDROM, http://pvcdrom.pveducation.org/

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra28
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire10
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása12
Vizsgafelkészülés 
Összesen60
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Mizsei János

egyetemi tanár

Elektronikus Eszközök Tsz

Timárné Horváth Veronika

c. egyetemi docens

Elektronikus Eszközök Tsz