GERİ DÖN
Ders Öğretim Planı
| Dersin Kodu | Dersin Adı | Dersin Türü | Yıl | Yarıyıl | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| 9105037162024 | Güneş Hücreleri Fiziği II | Seçmeli Ders Grubu | 1 | 2 | 8,00 |
Dersin Seviyesi
Yüksek Lisans
Dersin Sunulduğu Dil
Türkçe
Dersin Amacı
Bu dersin amacı, öğrencilere yeni nesil güneş hücreleri alanındaki temel konuları ve gelişmeleri açıklayarak fotovoltaik teknolojilerin evrimini ve gelecekteki potansiyelini anlamalarını sağlamaktır. Yeni nesil güneş hücreleri üzerine odaklanarak, öğrencilere perovskite, organik, boya duyarlaştırıcılı (DSSC) ve diğer yenilikçi malzemelerin kullanımıyla ilgili temel bilgileri sunmayı amaçlamaktadır. Aynı zamanda, arayüzey mühendisliği, kaplama teknikleri, malzeme seçimi ve dayanıklılık çalışmaları gibi konuları ele alarak, öğrencilere güneş hücrelerinin verimliliğini artırma stratejilerini anlamalarını ve uygulamalarını sağlayacak temel bilgileri sunmayı hedeflemektedir. Ders, öğrencilere sürdürülebilir enerji alanındaki en yeni ve etkili çözümleri değerlendirme yeteneği kazandırarak, güneş enerjisi teknolojilerine yönelik araştırma ve geliştirme becerilerini güçlendirmeyi amaçlamaktadır.
Dersi Veren Öğretim Görevlisi/Görevlileri
Dr. Öğr. Üyesi Adem MUTLU
Öğrenme Çıktıları
| 1 | P-n ekleminin oluşumu ve özelliklerini öğrenerek güneş hücrelerinin temel yapısını anlayabilme |
| 2 | Yeni nesil fotovoltaik teknolojilerin sınıflandırılması ve önemini anlayabilme. |
| 3 | Perovskite, organik ve diğer yeni nesil güneş hücreleri türlerini tanımlama ve temel prensiplerini açıklama yeteneği. |
| 4 | Arayüzey mühendisliği kavramlarını anlama ve yeni nesil güneş hücrelerindeki arayüzey mühendisliği stratejilerini değerlendirme yeteneği. |
| 5 | Fotovoltaik hücrelerde kullanılan çeşitli kaplama tekniklerini tanıma ve bu tekniklerin performans üzerindeki etkilerini değerlendirme yeteneği. |
| 6 | Fotovoltaik malzeme seçimi ve yapı tasarımı konusunda bilgi sahibi olma ve yenilikçi malzemelerin performanslarını değerlendirme yeteneği. |
| 7 | Güneş hücrelerinin dayanıklılık ve kararlılık çalışmalarını anlama ve hava koşullarına karşı dirençlerini değerlendirme yeteneği. |
| 8 | Elektron ve boşluk taşıyıcı katmanların aygıt mimarisindeki rollerini öğrenme ve güneş hücrelerindeki rekombinasyonu azaltma yöntemlerini geliştirme. |
| 9 | Yüksek kalitede malzeme kaplama ve kaplama teknikleri konusunda bilgi sahibi olma ve bu malzemelerin güneş hücreleri üzerindeki etkilerini değerlendirme yeteneği. |
| 10 | Güneş enerjisi alanındaki güncel araştırmaları ve yeni teknolojileri anlayabilme ve eleştirel bir bakış açısıyla değerlendirme yeteneği. |
| 11 | Fotovoltaik teknolojilerdeki son gelişmeleri ve gelecekteki potansiyelleri değerlendirme yeteneği, aynı zamanda bu alandaki çevresel etkileri anlama becerisi. |
Öğretim Sistemi
Birinci Öğretim
Dersin Ön Koşulu Olan Dersler
Ders İçin Önerilen Diğer Hususlar
[Yok]
Dersin İçeriği
1. Giriş ve Temel Kavramlar: Güneş enerjisi ve fotovoltaik sistemlerin temel prensipleri. Fotovoltaik hücre tipleri ve temel yapıları. 2. Yeni Nesil Güneş Hücreleri: Perovskite, organik ve DSSC gibi yeni teknolojilerin temel prensipleri ve avantajları. 3. Arayüzey Mühendisliği: Arayüzey mühendisliği kavramları ve güneş hücrelerindeki arayüzey mühendisliği stratejileri. Arayüz Mühendisliğine Neden İhtiyaç Var? Metal oksit/Elektron transfer katmanı (ETL) Arayüzünde Arayüz Mühendisliği ETL/Aktif tabaka Arayüzündeki Arayüz Mühendisliği Aktif tabaka/boşluk transfer tabakası (HTL) Arayüzündeki Arayüz Mühendisliği HTL/Elektrot Arayüzünde Arayüz Mühendisliği Kendiliğinden organize olan tek tabaka moleküller (SAMs) 4. Kaplama Teknikleri: Güneş hücrelerinde kullanılan malzemeleri farklı kaplama teknikleri ile ince film olarak yüzeyde kaplanması. Çeşitli kaplama tekniklerinin tanıtılması ve uygulanması. Kaplama tekniklerinin aygıt performansı üzerindeki etkileri. 5. Malzeme Seçimi ve Yapı Tasarımı: Fotovoltaik hücreler için malzeme seçimi. Yapı tasarımı stratejileri ve inovatif malzeme seçenekleri. 6. Yük Rekombinasyonunu Azaltarak Aygıt Verimini Arttırma: Elektron ve boşluk taşıyıcılarının etkili kontrol stratejileri (ETL ve HTL seçimi, katkılama stratejileri). Rekombinasyonu azaltma teknikleri. Metal oksitlerin güneş hücrelerindeki önemi ve kullanımı. 7. Güneş Hücresi Karakterizasyonu: Fotovoltaik hücrelerin karakterizasyon teknikleri ve analizleri. I-V karakteristik eğrilerinin analizi. 8. Yeni Nesil Güneş Hücrelerinin Kararlılığını Arttırma Çalışmaları ve Çevresel Etkileri: Yeni nesil güneş hücrelerinin kararlılığını etkileyen faktörlerin tartışılması. Çevresel faktörlerin açıklanması. 9. Fotovoltaik Teknolojilerdeki Güncel Gelişmeler: Yeni Nesil Fotovoltaik teknolojilerdeki son gelişmelerin tartışılması.
Haftalık Ayrıntılı Ders İçeriği
| Hafta | Konular (Teorik) | Öğretim Yöntem ve Teknikleri | Ön Hazırlık |
|---|---|---|---|
| 1 | Dersin tanıtımı: Kapsamı, gerekçesi, Önemi, Kural ve Gerekleri | ||
| 2 | Fotovoltaik Teknolojilerin Evrimi: Fotovoltaik hücre tipleri ve temel prensipler. Gelişmekte olan teknolojilerin özeti ve güncel trendler. | ||
| 3 | Yeni Nesil Fotovoltaik Hücreler için Malzeme Seçimi ve Yapı Tasarımı: Yarıiletken malzeme seçimi ve yapı tasarım stratejileri. Yeni malzeme seçenekleri, performans değerlendirmeleri ve güneş hücre yapısının tasarımının açıklanması. | ||
| 4 | Perovskite Güneş Hücreleri: Perovskite yapısı, önemi avantajları ve kısıtlamalarının açıklanması. | ||
| 5 | Kurşun içeren ve içermeyen perovskite yapılarının açıklanması, performans faktörleri, uygulamalar ve gelecekteki potansiyellerinin tartışılması. | ||
| 6 | Organik Güneş Hücreleri: Organik fotovoltaik teknolojilerin temel ilkeleri. Organik güneş hücrelerinin özellikleri ve uygulama alanlarının açıklanması ve gelecekteki potansiyellerinin tartışılması. | ||
| 7 | DSSC Temelleri ve İlkeleri: DSSC'nin temel prensipleri ve çalışma mekanizması. DSSC'nin avantajları ve diğer güneş hücre teknolojileri ile karşılaştırılması. | ||
| 8 | Ara sınav | ||
| 9 | İnce Film Kaplama Teknikleri: Güneş hücrelerinde kullanılan malzemelerin farklı tekniklerle kaplanması ve aygıt performansına etkilerinin açıklanması. | ||
| 10 | Arayüzey Mühendisliği: Güneş hücrelerinden kullanılan katmanlar arasındaki arayüzey mühendisliği stratejileri. | ||
| 11 | Arayüzey mühendisliğinin güneş hücre performansına etkileri ve örnek uygulamaların tartışılması. SCLC, empedans, fotolüminesans, yaşam ömrü vb. gibi yöntemlerle arayüzey mühendisliğinin açıklanması. | ||
| 12 | Kendiliğinden organize olan tek tabaka moleküllerin (SAMs) fiziksel ve kimyasal özellikleri, arayüzey mühendisliğindeki önemi ve güneş hücrelerinde kullanımı. | ||
| 13 | Elektron ve Boşluk Taşıyıcı Katmanların Seçimi ve Farklı Aygıt Mimarilerinde Kullanımının incelenmesi. Metal oksit malzemelerin güneş hücrelerindeki önemi, kullanımı, kaplama yöntemleri, fiziksel ve yapısal analizler, kimyasal ve yüzey karakterizasyonları. | ||
| 14 | Güneş Hücresi Kararlılık Çalışmaları: Hava koşullarına dayanıklı güneş hücreleri. Güneş hücrelerinin uzun vadeli performansı, dayanıklılık çalışmaları ve endüstri standardı testlerinin açıklanması. | ||
| 15 | Dönem Proje Sunumları | ||
| 16 | Final sınavı |
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
1. Xiaodong Wang, Zhiming M. Wang. High Efficiency Solar Cells Physics, Materials, and Devices, Springer Series in Materials Science, Volume 190. 2. Atul Tiwari, Rabah Boukherroub,and Maheshwar Sharon. Solar Cell Nanotechnology, Wiley. 3. Qiquan Qiao. Organic Solar Cells Materials, Devices, Interfaces, and Modeling, CRS Press. 4. Alagarsamy Pandikumar (Editor), Kandasamy Jothivenkatachalam (Editor), Karuppanapillai B. Bhojanaa, 978-1-119-55739-5, October 2019, 288 Pages, Wiley. 5. Yoon-Bong Hahn, Tahmineh Mahmoudi, Yousheng Wang. Next-Generation Solar Cells Principles and Materials, Jenny Stanford Publishing Pte. Ltd. Singapore.
Planlanan Öğrenme Aktiviteleri ve Metodları
Değerlendirme
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | Adet | Değer |
|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 100 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | Adet | Değer |
| Final Sınavı | 1 | 50 |
| Proje Sunma | 1 | 50 |
| Toplam | 100 | |
| Yarıyıl (Yıl) İçi Etkinlikleri | 40 | |
| Yarıyıl (Yıl) Sonu Etkinlikleri | 60 | |
Staj Durumu
İş Yükü Hesaplaması
| Etkinlikler | Sayısı | Süresi (saat) | Toplam İş Yükü (saat) |
|---|---|---|---|
| Ara Sınav | 1 | 3 | 3 |
| Final Sınavı | 1 | 1 | 1 |
| Derse Katılım | 14 | 3 | 42 |
| Proje Hazırlama | 1 | 46 | 46 |
| Proje Sunma | 1 | 4 | 4 |
| Bireysel Çalışma | 12 | 3 | 36 |
| Ara Sınav İçin Bireysel Çalışma | 1 | 36 | 36 |
| Final Sınavı içiin Bireysel Çalışma | 1 | 42 | 42 |
| Okuma | 10 | 3 | 30 |
| Toplam İş Yükü (saat) | 240 | ||
Program ve Öğrenme Çıktıları İlişkisi
| PÇ 1 | PÇ 2 | PÇ 3 | PÇ 4 | PÇ 5 | PÇ 6 | PÇ 7 | |
| ÖÇ 1 | 5 | 4 | 3 | 5 | 4 | 5 | 3 |
| ÖÇ 2 | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 4 | 5 |
| ÖÇ 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 |
| ÖÇ 4 | 5 | 5 | 5 | 4 | 4 | 4 | 3 |
| ÖÇ 5 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 3 | 5 |
| ÖÇ 6 | 4 | 5 | 5 | 3 | 3 | 4 | 3 |
| ÖÇ 7 | 4 | 4 | 4 | 4 | 5 | 4 | 3 |
| ÖÇ 8 | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 5 | 4 |
| ÖÇ 9 | 3 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 5 |
| ÖÇ 10 | 4 | 4 | 5 | 4 | 3 | 5 | 4 |
| ÖÇ 11 | 4 | 5 | 4 | 5 | 3 | 5 | 4 |
* Katkı Düzeyi : 1 Çok düşük 2 Düşük 3 Orta 4 Yüksek 5 Çok yüksek