| Ders Adı | Kodu | Yerel Kredi | AKTS | Ders (saat/hafta) | Uygulama (saat/hafta) | Laboratuar (saat/hafta) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Güneş Pilleri | FIZ3630 | 3 | 5 | 3 | 0 | 0 |
| Önkoşullar | Yok |
|---|
| Yarıyıl | Güz, Bahar |
|---|
| Dersin Dili | İngilizce, Türkçe |
|---|---|
| Dersin Seviyesi | Lisans |
| Dersin Türü | Seçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce) |
| Ders Kategorisi | Uzmanlık/Alan Dersleri |
| Dersin Veriliş Şekli | Yüz yüze |
| Dersi Sunan Akademik Birim | Fizik Bölümü |
|---|---|
| Dersin Koordinatörü | Orhan Özdemir |
| Dersi Veren(ler) | Orhan Özdemir |
| Asistan(lar)ı |
| Dersin Amacı | Bu dersin amacı, öğrencilere güneş pilleri ve fotovoltaik teknolojinin temel konularını anlatmayı hedeflemektir. Enerji kaynaklarına genel bir bakışın ardından güneş enerjisinin çevresel etkileri, sera etkisi ve iklim değişikliği üzerindeki etkileri incelenecek, güneş ışınlarının yapısı ve spektrum ele alınacaktır. Işık ve madde arasındaki etkileşim ile ışığın etkili bir şekilde yönetilmesi konularına odaklanılacaktır. Yarıiletkenlerde bant aralığı oluşumu ve fotovoltaik sistemlerde kullanılan çeşitli yarıiletken türleri üzerinde durulacaktır. Yarıiletkenlerde ışığın soğurulması, yük çiftlerinin oluşumu ve rekombinasyonu, pn eklemler ve yarı iletkenlerde iletim mekanizmaları incelenecektir. Güneş pillerinin temel çalışma prensipleri, koleksiyon olasılığı ve kuantum verimliliği ele alınacak ve güneş pili parametreleri ile bu parametreleri etkileyen faktörler analiz edilecektir. Ders aynı zamanda güneş pillerinin karakterizasyon tekniklerini kapsayacak ve öğrencilere laboratuvar ziyaretleri aracılığıyla pratik deneyim kazandıracaktır. Tarihsel gelişmeler ve güneş pillerinin sınıflandırılması, fotovoltaik teknolojinin gelişimine dair geniş bir perspektif sunacaktır. Bu ders, öğrencilere güneş pilleri ve fotovoltaik sistemlerdeki güncel zorlukları anlamaları için sağlam bir temel oluşturmayı amaçlamaktadır. |
|---|---|
| Dersin İçeriği | Enerji kaynakları; güneş enerjisi ve sera etkisi; güneş ışığı ve solar spektrum; ışık ve maddenin etkileşimi; ışık yönetimi; yasak bant oluşumu ve yarıiletken türleri yarıiletkenlerde soğurma; jenerasyon ve rekombinasyon; pn eklemler; yarıiletkenlerde iletim mekanizmaları; güneş pilleri: toplanma olasılığı ve kuantum verimliliği; güneş pili parametreleri; güneş pili parametrelerine etkiler; güneş pillerinin karakterizasyonu. |
| Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar |
|
| Opsiyonel Program Bileşenleri | Yok |
Ders Öğrenim Çıktıları
- Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, Güneş enerjisi ve fotovoltaik teknolojisinin temel prensiplerini açıklayabileceklerdir.
- Güneş enerjisi ve fotovoltaik teknoloji bağlamında öğrendikleri kuramsal bilgiler ile uygulama yapabileceklerdir.
- Güneş pilleri sistemlerinin tasarımını ve analizini yapabileceklerdir.
- Güneş hücrelerinin performansını test edebileceklerdir.
- Güneş pilleri ve fotovoltaik teknoloji kavramlarını bilimsel yöntemlerle inceleme becerisi kazanan öğrenciler, elde ettikleri verileri analiz edebileceklerdir.
- Güneş enerjisi ve fotovoltaik teknolojisinde geçmişten günümüze kadar olan gelişmeleri tanımlayabileceklerdir.
Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi
| DÖÇ-1 | DÖÇ-2 | DÖÇ-3 | DÖÇ-4 | DÖÇ-5 | DÖÇ-6 |
Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları
| Hafta | Konular | Ön Hazırlık |
|---|---|---|
| 1 | Enerji Kaynakları, Güneş Enerjisi ve Sera Etkisi | Enerji ekonomisinin sorunları bölümünün okunması, Kaynak: ders kitabı, Bölüm 1, 1- 8 |
| 2 | Güneş Işığı ve Solar Spektrum | Aşağıdaki alt bölümlerde (heterojonksiyonlu silikon tabanlı güneş hücrelerini açıklamadan önce) dikkatlice çalışılması ve bilgi toplanması: Kimyasal güneş hücresi, Güneş hücrelerindeki temel mekanizmalar, pn bağlantısı. Kaynak, ders kitabı, Bölüm 6, 135-148 |
| 3 | Işık ve Maddenin Etkileşimi, Işık Yönetimi | Kara cisim radyasyonunun incelenmesi, Planck radyasyon yasası. Kaynak ders kitabı, Bölüm 2, 11-16. |
| 4 | Yasak Bant Oluşumu ve Yarıiletken Türleri | Yarı iletkenlerdeki elektronların okunması ve incelenmesi, elektronların dağılım fonksiyonu ve elektron durumlarının yoğunluğu. Kaynak Ders Kitabı, Bölüm 3, 41-47. |
| 5 | Yarıiletkenlerde Soğurma, Jenerasyon ve Rekombinasyon | Deliklerin, katkılamanın, yarı Fermi dağılımlarının, Fermi enerjisinin ve elektrokimyasal potansiyelin okunması ve incelenmesi. Kaynak Ders Kitabı, Bölüm 3.1.3., 48-58. |
| 6 | pn Eklemler | Difüzyon akımı, toplam yük akımı ve elektron ve boşlukların ayrılması konularını okuma ve çalışma,. Kaynak Ders Kitabı, Bölüm 5.1.1-Bölüm 5.2., 105-109 |
| 7 | Yarıiletkenlerde İletim Mekanizmaları | Elektron ve boşlukların taşınması, difüzyon akımı, toplam yük akımı ve elektron ve boşlukların ayrılması. Kaynak Ders Kitabı, Bölüm 5.1.1-Bölüm 5.2., 105-112 |
| 8 | Ara Sınav 1 | |
| 9 | Güneş Pilleri: Toplanma Olasılığı ve Kuantum Verimliliği | Güneş hücrelerinin maksimum verimliliğinin okunması ve incelenmesi, güneş hücrelerinin verimliliğinin enerji bant aralığına bağlı olarak değerlendirilmesi, optimum silikon güneş hücreleri, Kaynak Ders Kitabı Bölüm 7, 171-176. |
| 10 | Güneş Pili Parametreleri | İnce film güneş pilleri, bir güneş pilinin minimum kalınlığı, eşdeğer devre konularının okunması ve incelenmesi. Kaynak Ders Kitabı Bölüm 7.4, 181-183 |
| 11 | Güneş Pili Parametrelerine Etkiler | Açık devre voltajının sıcaklığa bağımlılığının ve verimliliğin yoğunluğa bağımlılığının okunması ve incelenmesi. Kaynak ders kitabı, Bölüm 7.5-7.8, 185-187 |
| 12 | Güneş Pillerinin Karakterizasyonu | Bir pn bağlantısının akım-gerilim karakteristiğinin okunması ve incelenmesi. Kaynak ders kitabı, Bölüm 6.4.3, 135. |
| 13 | Laboratuvar Ziyareti – Ödev için Güneş Pil J-V Ölçümü | Bir pn bağlantısındaki potansiyel dağılımının okunması ve incelenmesi ve bir pn bağlantısının akım-gerilim karakteristiği. Kaynak ders kitabı, Bölüm 6.4.2/3, 133-135. |
| 14 | Güneş Pillerinin Tarihsel Gelişimi ve Sınıflandırılması | Güneş hücrelerinin verimliliğini artırmaya yönelik kavramların okunması ve incelenmesi. Kaynak ders kitabı, Bölüm 8, 189-208. |
| 15 | Uygulama veya Konu Tekrarı | İşlenen konuların tümünün tekrar edilmesi |
| 16 | Final |
Değerlendirme Sistemi
| Etkinlikler | Sayı | Katkı Payı |
|---|---|---|
| Devam/Katılım | 14 | 5 |
| Laboratuar | ||
| Uygulama | 1 | 10 |
| Arazi Çalışması | ||
| Derse Özgü Staj | ||
| Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği | 1 | 5 |
| Ödev | 1 | 10 |
| Sunum/Jüri | ||
| Projeler | ||
| Seminer/Workshop | ||
| Ara Sınavlar | 1 | 30 |
| Final | 1 | 40 |
| Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı | ||
| Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı | ||
| TOPLAM | 100 | |
AKTS İşyükü Tablosu
| Etkinlikler | Sayı | Süresi (Saat) | Toplam İşyükü |
|---|---|---|---|
| Ders Saati | 14 | 3 | |
| Laboratuar | |||
| Uygulama | 14 | 1 | |
| Arazi Çalışması | |||
| Sınıf Dışı Ders Çalışması | 14 | 3 | |
| Derse Özgü Staj | |||
| Ödev | 1 | 8 | |
| Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği | 1 | 1 | |
| Projeler | |||
| Sunum / Seminer | |||
| Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi) | 1 | 15 | |
| Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi) | 1 | 20 | |
| Toplam İşyükü : | |||
| Toplam İşyükü / 30(s) : | |||
| AKTS Kredisi : | |||
| Diğer Notlar | Yok |
|---|
