ΣΧΟΛΗ

Πολυτεχνική

ΤΜΗΜΑ

ΗΜΤΥ

ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

Προπτυχιακό

ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ECE_ΓΚ708

ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ

7

ΤΙΤΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Φωτοηλεκτρονικές Διατάξεις

ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ
σε περίπτωση που οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται σε διακριτά μέρη του μαθήματος π.χ. Διαλέξεις, Εργαστηριακές Ασκήσεις κ.λπ. Αν οι πιστωτικές μονάδες απονέμονται ενιαία για το σύνολο του μαθήματος αναγράψτε τις εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας και το σύνολο των πιστωτικών μονάδων

ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ
ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ

Διαλέξεις

3

5

Προσθέστε σειρές αν χρειαστεί. Η οργάνωση διδασκαλίας και οι διδα-κτικές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται περιγράφονται αναλυτικά στο 4.

ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Υποβάθρου , Γενικών Γνώσεων, Επιστημονικής Περιοχής, Ανάπτυξης Δεξιοτήτων

Επιστημονικής Περιοχής

ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ:

Σύγχρονη Φυσική, Εφαρμοσμένη Φυσική, Ηλεκτρικά Κυκλώματα Ι, Μικροηλεκτρονικές Διατάξεις και Κυκλώματα

ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ και ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ:

Ελληνική

ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS

Σε φοιτητές ERASMUS το μάθημα προσφέρεται στην  Αγγλική Γλώσσα.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Περιγράφονται τα μαθησιακά αποτελέσματα του μαθήματος οι συγκεκριμένες  γνώσεις, δεξιότητες και ικανότητες καταλλήλου επιπέδου που θα αποκτήσουν οι φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος.

Συμβουλευτείτε το Παράρτημα Α

·    Περιγραφή του Επιπέδου των Μαθησιακών Αποτελεσμάτων για κάθε ένα κύκλο σπουδών σύμφωνα με Πλαίσιο Προσόντων του Ευρωπαϊκού Χώρου Ανώτατης Εκπαίδευσης

·    Περιγραφικοί Δείκτες Επιπέδων 6, 7 & 8 του Ευρωπαϊκού Πλαισίου Προσόντων Διά Βίου Μάθησης

και Παράρτημα Β

·    Περιληπτικός Οδηγός συγγραφής Μαθησιακών Αποτελεσμάτων

Οι  φοιτητές μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος :

·       Κατανοούν το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο.

·       Γνωρίζουν τα κύρια χαρακτηριστικά του φάσματος της ηλιακής ακτινοβολίας.

·       Κατανοούν πως σχεδιάζεται και πως λειτουργεί ένα ηλιακό κύτταρο και ποιά είναι το ισοδύναμα ηλεκτρικά του κυκλώματα.

·       Κατανοούν πως καταγράφονται και αναλύονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας I-V Των ηλιακών κυττάρων.

·       Κατανοούν τις έννοιες της απόδοσης, της κβαντικής απόδοσης και του παράγοντα πλήρωσης ενός ηλιακού κυττάρου.

·       Κατανοούν τις καμπύλες λειτουργίας ηλιακών κυττάρων συνδεδεμένων σε σειρά και παράλληλα και μπορούν να υπολογίσουν τα κύρια χαρακτηριστικά τους.

·       Μπορούν να υπολογίσουν τις τιμές των παρασιτικών αντιστάσεων σε σειρά και παράλληλα ενός ηλιακού κυττάρου από την πειραματική καμπύλη λειτουργίας του.

·       Μπορούν να υπολογίσουν λεπτομερώς τους θερμικούς συντελεστές λειτουργίας ενός ηλιακού κυττάρου.

·       Γνωρίζουν να υπολογίζουν αριθμητικά τα κύρια χαρακτηριστικά λειτουργίας ενός σύγχρονου φωτοβολταϊκού πλαισίου.

·       Κατανοούν τις σύγχρονες τεχνικές που εφαρμόζονται στην κατασκευή των υψηλής απόδοσης ηλιακών κυττάρων πυριτίου όπως η διαμόρφωση της επιφάνειάς τους, η αύξηση της οπτικής διαδρομής των φωτονίων, το BSF κλπ.

·       Γνωρίζουν πως σχεδιάζεται και πως λειτουργεί μία υψηλής απόδοσης δίοδος εκπομπής φωτός που κατασκευάζεται από ημιαγωγούς των ομάδων III-V του περιοδικού συστήματος των στοιχείων.

·       Κατανοούν τις αλληλεπιδράσεις ύλης και ακτινοβολίας όπως η αυθόρμητη εκπομπή, η απορρόφηση και η εξαναγκασμένη εκπομπή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

·       Γνωρίζουν τα χαρακτηριστικά λειτουργίας των φωτοανιχνευτών και των lasers ημιαγωγών.

·       Μπορούν να σχεδιάσουν σύνθετα κυκλώματα οδήγησης διόδων εκπομπής φωτός.

·       Κατανοούν τις αρχές λειτουργίας των lasers κβαντικών φρεάτων και κβαντικών τελειών.

Ειδικότερα οι φοιτητές μέσω των διαλέξεων του μαθήματος των Φωτοηλεκτρονικών Διατάξεων κατανοούν τις σύγχρονες μεθόδους κατασκευής και τις αρχές που διέπουν την λειτουργία των ηλιακών κυττάρων. Γνωρίζουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της συνδεσμολογίας των ηλιακών κυττάρων σε σειρά και παράλληλα. Μαθαίνουν να υπολογίζουν τις παρασιτικές αντιστάσεις σε σειρά και παράλληλα των ηλιακών κυττάρων από τις χαρακτηριστικές καμπύλες I-V της λειτουργίας τους. Γνωρίζουν να σχεδιάζουν σύγχρονα φωτοβολταϊκά πλαίσια και να υπολογίζουν τις κύριες παραμέτρους λειτουργίας τους. Κατανοούν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ της ύλης και της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Κατανοούν τις αρχές λειτουργίας των σύγχρονων διόδων εκπομπής φωτός, των φωτοανιχνευτών και των lasers κβαντικών φρεάτων δυναμικού και κβαντικών τελειών. Μαθαίνουν να σχεδιάζουν ισοδύναμα ηλεκτρικά κυκλώματα ηλιακών κυττάρων και σύνθετα κυκλώματα οδήγησης διόδων εκπομπής φωτός.

Γενικές Ικανότητες

Λαμβάνοντας υπόψη τις γενικές ικανότητες που πρέπει να έχει αποκτήσει ο πτυχιούχος (όπως αυτές αναγράφονται στο Παράρτημα Διπλώματος και παρατίθενται ακολούθως) σε ποια / ποιες από αυτές αποσκοπεί το μάθημα;.

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών

Προσαρμογή σε νέες καταστάσεις

Λήψη αποφάσεων

Αυτόνομη εργασία

Ομαδική εργασία

Εργασία σε διεθνές περιβάλλον

Εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον

Παράγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Σχεδιασμός και διαχείριση έργων

Σεβασμός στη διαφορετικότητα και στην πολυπολιτισμικότητα

Σεβασμός στο φυσικό περιβάλλον

Επίδειξη κοινωνικής, επαγγελματικής και ηθικής υπευθυνότητας και ευαισθησίας σε θέματα φύλου

Άσκηση κριτικής και αυτοκριτικής

Προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης

Οι διαλέξεις του μαθήματος είναι προσανατολισμένες αφ’ ενός στην κατανόηση της μέτρησης και ανάλυσης των χαρακτηριστικών καμπυλών λειτουργίας σύγχρονων ηλιακών κυττάρων και αφ’ ετέρου στην ενσωμάτωση τεχνολογιών αιχμής που αφορούν στην αύξηση της απόδοσής τους.

Ειδικότερα μετά την ολοκλήρωση της διδασκαλίας του  μαθήματος οι φοιτητές θα έχουν αποκτήσει τις γνώσεις  που απαιτούνται για να μπορούν να καταγράφουν  τις καμπύλες

 I-V σύγχρονων  υψηλής απόδοσης ηλιακών κυττάρων και  να μετρούν ή να υπολογίζουν τα φυσικά μεγέθη και τις παραμέτρους της λειτουργίας τους.

 Ένας σημαντικός αριθμός διαλέξεων έχει ως στόχο την κατανόηση  από τους φοιτητές των  σύγχρονων μεθόδων σύνθεσης και κατασκευής  ηλιακών κυττάρων.  Παρουσιάζονται οι κύριες  τεχνολογίες αιχμής  που αποσκοπούν στην αύξηση της απόδοσης των ηλιακών κυττάρων. Τέτοιες τεχνικές είναι για παράδειγμα η διαμόρφωση της επιφάνειας των ηλιακών κυττάρων με ορθές ή ανάστροφες πυραμίδες, η αύξηση της οπτικής διαδρομής των φωτονίων και η δημιουργία BSF.

ECE_Γ708 Φωτοηλεκτρονικές Διατάξεις Διδάσκων: Σκούρας. Ηλιακή ακτινοβολία. Χαρακτηριστικά ηλιακού φωτός. Φωτοβολταϊκό φαινόμενο. Η δίοδος p-n ως ηλιακό κύτταρο. Φασματική απόκριση, φωτόρρευμα. Ισοδύναμα ηλεκτρικά κυκλώματα ηλιακών κυττάρων. Καταγραφή και ανάλυση χαρακτηριστικών καμπυλών ρεύματος-τάσης (I-V) ηλιακών κυττάρων και φωτοβολταϊκών πλαισίων. Ηλεκτρικό ρεύμα βραχυκυκλώσεως, τάση ανοικτού κυκλώματος, σημείο παροχής μέγιστης ισχύος. Απόδοση, κβαντική απόδοση και παράγοντας πλήρωσης. Παράγοντες που μειώνουν την απόδοση και την παραγόμενη ισχύ. Παρασιτικές αντιστάσεις. Επίδραση της σε σειρά και της παράλληλης αντίστασης στην απόδοση των ηλιακών κυττάρων και των φωτοβολταϊκών πλαισίων. Ωμικές απώλειες. Θερμικοί συντελεστές. Σύνδεση σε σειρά και παράλληλα πανομοιότυπων και μη ηλιακών κυττάρων. Φωτοβολταϊκά πλαίσια. Αυτόνομα φωτοβολταϊκά συστήματα. Σχεδιασμός με τον ελάχιστο αριθμό πλαισίων, σχεδιασμός με μεγαλύτερο από τον ελάχιστο αριθμό πλαισίων. Διαμόρφωση επιφάνειας ηλιακών κυττάρων. Αύξηση οπτικής διαδρομής φωτονίων. Κατασκευή φιλικών προς το περιβάλλον ωμικών συνδέσεων. Φωτοβολταϊκά συστήματα συγκέντρωσης της ηλιακής ακτινοβολίας και κατακόρυφης αρχιτεκτονικής. Δίοδοι εκπομπής φωτός. Κυκλώματα οδήγησης διόδων εκπομπής φωτός. Φωτοδίοδοι. Lasers κβαντικών φρεάτων δυναμικού.

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ
Πρόσωπο με πρόσωπο, Εξ αποστάσεως εκπαίδευση κ.λπ.

Πρόσωπο με πρόσωπο

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Χρήση Τ.Π.Ε. στη Διδασκαλία, στην Εργαστηριακή Εκπαίδευση, στην Επικοινωνία με τους φοιτητές

Αναζήτηση στο διαδίκτυο αναλυτικών και αριθμητικών μεθόδων  για την λύση των ασκήσεων.

Προβολή ψηφιακών φωτογραφιών σύγχρονων ηλιακών κυττάρων, φωτοβολταϊκών πλαισίων, διόδων εκπομπής φωτός, φωτοδιόδων, συμβατικών lasers στερεάς κατάστασης και κβαντικών τελειών από οπτικά μικροσκόπια,  μικροσκόπια ατομικής δύναμης και  ηλεκτρονικά μικροσκόπια σάρωσης.  

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ

Περιγράφονται αναλυτικά ο τρόπος και μέθοδοι διδασκαλίας.

Διαλέξεις, Σεμινάρια, Εργαστηριακή Άσκηση, Άσκηση Πεδίου, Μελέτη & ανάλυση βιβλιογραφίας, Φροντιστήριο, Πρακτική (Τοποθέτηση), Κλινική Άσκηση, Καλλιτεχνικό Εργαστήριο, Διαδραστική διδασκαλία, Εκπαιδευτικές επισκέψεις, Εκπόνηση μελέτης (project), Συγγραφή εργασίας / εργασιών, Καλλιτεχνική δημιουργία, κ.λπ.

Αναγράφονται οι ώρες μελέτης του φοιτητή για κάθε μαθησιακή δραστηριότητα καθώς και οι ώρες μη καθοδηγούμενης μελέτης ώστε ο συνολικός φόρτος εργασίας σε επίπεδο εξαμήνου να αντιστοιχεί στα standards του ECTS

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Περιγραφή της διαδικασίας αξιολόγησης

Γλώσσα Αξιολόγησης, Μέθοδοι αξιολόγησης, Διαμορφωτική  ή Συμπερασματική, Δοκιμασία Πολλαπλής Επιλογής, Ερωτήσεις Σύντομης Απάντησης, Ερωτήσεις Ανάπτυξης Δοκιμίων, Επίλυση Προβλημάτων, Γραπτή Εργασία, Έκθεση / Αναφορά, Προφορική Εξέταση, Δημόσια Παρουσίαση, Εργαστηριακή Εργασία, Κλινική Εξέταση Ασθενούς, Καλλιτεχνική Ερμηνεία, Άλλη / Άλλες

Αναφέρονται  ρητά προσδιορισμένα κριτήρια αξιολόγησης και εάν και που είναι προσβάσιμα από τους φοιτητές.

Η γλώσσα αξιολόγησης των φοιτητών είναι η Ελληνική (με δυνατότητα να δίδεται και στην Αγγλική).  Στο τρέχον ακαδημαϊκό έτος 2017-2018 η αξιολόγηση γίνεται  με μια γραπτή εξέταση στο τέλος του εξαμήνου η οποία καθορίζει το 100% του τελικού βαθμού. Η εξέταση αυτή απαιτεί :  α) απαντήσεις  σε ερωτήσεις σύγχρονων μεθόδων κατασκευής ηλεκτρονικών διατάξεων και κυκλωμάτων, β) την  εφαρμογή μεθόδων της κβαντομηχανικής για τον ηλεκτρικό χαρακτηρισμό λειτουργικών διατάξεων της Νανοηλεκτρονικής και γ) επίλυση προβλημάτων.

Από το επόμενο ακαδημαϊκό έτος  θα συνυπολογίζεται στον τελικό βαθμό η επίδοση των φοιτητών στην λύση των ασκήσεων που θα δίδονται σε τρία διαφορετικά φυλλάδια κατανεμημένα χρονικά στην διάρκεια του εξαμήνου. Οι τρείς εργασίες θα έχουν μέγιστη συνεισφορά 20% στον τελικό βαθμό. Σε αυτή την περίπτωση η γραπτή εξέταση θα καθορίζει το 80% του τελικού βαθμού.

-Προτεινόμενη Βιβλιογραφία :

Φωτοβολταϊκά συστήματα

Συγγραφέας: Φραγκιαδάκης Ιωάννης Ε.

ISBN: 960-456-007-7

Εκδότης: Ζήτη Πελαγία και Σία Ο.Ε.

Κωδικός Εύδοξος: 11403

Ηλεκτρισμός από Ηλιακή Ενέργεια

Συγγραφείς: Bogus Klaus, Castaner Luis, Cuevas Andres

ISBN: 978-960-411-381-1

Εκδότης: Στέλλα Παρρίκου και Σία Ο.Ε.

Κωδικός Εύδοξος: 14595

Υπολογιστικές εφαρμογές ήπιων μορφών ενέργειας, ηλιακή ακτινοβολία, φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις

Συγγραφείς: Καλδέλλης Ιωάννης Κ., Σπυρόπουλος Γεώργιος Χ.,Καββαδίας Κοσμάς Α.

ISBN:960-351-686-6

Εκδότης: Εκδόσεις Σταμούλη Α.Ε.

Κωδικός Εύδοξος: 23043

-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:

·        Progress in Photovoltaics

·        Solar Energy Materials and Solar Cells

·        Journal of Solar Energy Engineering

·        IEEE Journal of Photovoltaics

·        Applied Physics Letters