Física (plan 2002) 2016-2

Optativas, Temas Selectos de Física de Materiales II

MATERIALES, DISPOSITIVOS Y APLICACIONES DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Prof: Dr. Carlos Álvarez Macías.

Ayudante. Alberto Bernal Díaz.

Temario:

· Espectro electromagnético y de radiación solar.

· Energía Solar cómo origen de otros tipos de energía.

· Física y propiedades de la radiación solar.

· Parámetros para sistemas de aprovechamiento de radiación solar.

· Energía y conversión a electricidad.

· Fundamentos de electrónica básica y electricidad.

Materiales Semiconductores

· Química y estructura de la materia.

· Estado sólido y Teoría de bandas energéticas.

· Semiconductores y formación del Gap de energía.

· Propiedades ópticas de semiconductores: Absorción, reflexión y transmisión.

· Propiedades electrónicas de semiconductores: Conductividad y movilidad de portadores de carga.

· Semiconductores intrínsecos y extrínsecos.

· Los principales semiconductores y el papel del silicio.

· Importancia y obtención de silicio: Técnicas de crecimiento y dopado.

· Dispositivos: Tipos de Diodos y de Células Solares.

Celdas solares.

· Procesos de Fabricación de Celdas Solares: En bulto y en películas delgadas.

· Técnicas de Caracterización: Curvas corriente-voltaje, gráficas de Corriente obscura y fotocorriente, Fuentes de iluminación y control de temperatura.

· Conductividad obscura, Fotoconductividad y fotosensilbilidad.

· Parámetros importantes de Celdas Solares: Eficiencia cuántica, Respuesta espectral, Corriente de corto Circuito, Voltaje de Circuito abierto, factor de llenado y eficiencia.

· Parámetros de Diseño de Celdas Solares: Pérdidas ópticas, Textura y Capas anti reflejante, formas de electrodos y contactos e Importancia Geométrica.

· Estructuras típicas y de alta eficiencia en el mercado. Celdas: PIN, HIT, TANDEM, Celdas orgánicas, etc.

Sistemas fotovoltaicos

· Fabricación de Módulos y Paneles solares: Conexiones de celdas.

· Puntos calientes. Diodos protectores y bypass.

· Aplicación y tipos de; Reguladores, inversores y acumuladores.

· Implementación en sistemas autónomos y acoplados a red.

· Sistemas modulares: Descentralizados y centralizados.

· Medio ambiente y contaminación.

Proyecto Final

Bibliografía.

1. Loulou R. and Waaub J.P., Energy and Environment. Springer Science+Business, USA, 2005.

2. J. M. Albella, Fundamentos de Electrónica, Física y Microelectrónica, Addison-Wesley, Madrid, 2002.

3. R. H. Bube, Photovoltaic Material, Imperial Collage Press, USA, 1998.
4. R. H. Bube, Photoelectronic properties of semiconductors, Cambridge University Press, Great Britain, 1992.
1. Goetzberger, J. Knobloch, B. Voss, Crystalline Silicon Solar Cells, Jonh Willey and Sons, UK, 1998.
5. S. M. Sze, Semiconductor Devices; Physics and Technology, 2nd edition, Jonh Willey and Sons Inc., USA, 2002.
6. M. Grundmann, The Physics of Semiconductors; An Introduction Including Devices and Nanophysics Springer, Berlin Heidelberg, 2010.
7. V. Lehmann, Electrochemistry of Silicon; Instrumentation, Science, Materials and Applications vol. 3, Wiley-VCH Verlag GmbH, 2002.

8. J. Singh and K. Shimakawa, Advances in Amorphous; Advances in condensed matter science, Edited by D.D. Sarma, G. Kotliar and Y. Tokura 2003.

OBJETIVOS DEL CURSO

Que al final del curso el alumno sea capaz de:

Manejar los conceptos básicos involucrados en la energía fotovoltaica.

Manejar técnicas de caracterización de materiales y dispositivos fotovoltaicos.

Diseñar, generar y Aplicar un sistema fotovoltaico.

Participación. 20%

Prácticas. 40%

Proyecto Final. 40%