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a Ciclo Unico
Scuola di Ingegneria
INGEGNERIA DELL'ENERGIA ELETTRICA
Insegnamento
PHOTOVOLTAIC SCIENCE AND TECHNOLOGY - TECNOLOGIE FOTOVOLTAICHE
INP5071677, A.A. 2019/20

Informazioni valide per gli studenti immatricolati nell'A.A. 2019/20

Principali informazioni sull'insegnamento
Corso di studio Corso di laurea magistrale in
INGEGNERIA DELL'ENERGIA ELETTRICA
IN1979, ordinamento 2014/15, A.A. 2019/20
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Crediti formativi 6.0
Tipo di valutazione Voto
Denominazione inglese PHOTOVOLTAIC SCIENCE AND TECHNOLOGY
Dipartimento di riferimento Dipartimento di Ingegneria Industriale (DII)
Obbligo di frequenza No
Lingua di erogazione INGLESE
Sede PADOVA
Corso singolo È possibile iscriversi all'insegnamento come corso singolo
Corso a libera scelta È possibile utilizzare l'insegnamento come corso a libera scelta

Docenti
Responsabile NICOLA TRIVELLIN ING-INF/01

Mutuante
Codice Insegnamento Responsabile Corso di studio
INP5071677 PHOTOVOLTAIC SCIENCE AND TECHNOLOGY - TECNOLOGIE FOTOVOLTAICHE NICOLA TRIVELLIN IN0528

Dettaglio crediti formativi
Tipologia Ambito Disciplinare Settore Scientifico-Disciplinare Crediti
AFFINE/INTEGRATIVA Attività formative affini o integrative ING-IND/31 6.0

Organizzazione dell'insegnamento
Periodo di erogazione Secondo semestre
Anno di corso I Anno
Modalità di erogazione frontale

Tipo ore Crediti Ore di
didattica
assistita
Ore Studio
Individuale
LEZIONE 6.0 48 102.0

Calendario
Inizio attività didattiche 02/03/2020
Fine attività didattiche 12/06/2020
Visualizza il calendario delle lezioni Lezioni 2019/20 Ord.2014

Commissioni d'esame
Commissione Dal Al Membri
5 A.A. 2019/2020 01/10/2019 30/11/2020 TRIVELLIN NICOLA (Presidente)
FORZAN MICHELE (Membro Effettivo)
DUGHIERO FABRIZIO (Supplente)
4 A.A. 2018/19 01/10/2018 30/11/2019 DUGHIERO FABRIZIO (Presidente)
FORZAN MICHELE (Membro Effettivo)
ALOTTO PIERGIORGIO (Supplente)

Syllabus
Prerequisiti: Elettrotecnica
Impianti Elettrici
Elettronica
Conoscenze e abilita' da acquisire: Conoscere i fondamenti di fisica dei semiconduttori che consentono il funzionamento dei dispositivi fotovoltaici
Conoscere le tecnologie costruttive di diversi tipi di celle e moduli fotovoltaici
Conoscere in modo approfondito la filiera di produzione delle celle e moduli di silicio cristallino: dal polysilicon alla cella.
Conoscere i processi di produzione dei moduli a film sottile: a:Si, CdTe, CIS e CIGS.
Saper dimensionare un impianto fotovoltaico.
Conoscere la legislazione italiana degli incentivi al fotovoltaico.
Modalita' di esame: Progetto di gruppo. Relazione sulle attività pratiche (laboratorio). Test a scelta multipla, domande aperte e semplici esercizi. Discussione orale della prova scritta e del progetto.
Criteri di valutazione: La valutazione sarà basata sulla conoscenza approfondita degli argomenti teorici e sulla completezza delle risposte alle domande e relativa prova orale, compreso il progetto di gruppo e la relazione sulle attività pratiche.
Contenuti: Introduzione al corso
Effetto serra e principali gas serra, impatto delle fonti energetiche fossili.
La tecnologia fotovoltaica nel panorama energetico nazionale e internazionale
Roadmap del fotovoltaico, performance, costi e prospettive future
La fisica della cella solare: Proprietà fondamentali dei semiconduttori, l’effetto fotoelettrico, la giunzione PN, meccanismi di ricombinazione delle coppie lacune-elettroni, fondamenti teorici del funzionamento di una cella solare.
Fondamenti di ottica: legge di Snell, riflettività, assorbimento ed effetti diffrattivi (Anti reflection coating).
Parametri fondamentali di una cella solare: caratteristica I-V, fill factor, rendimento, risposta spettrale etc.
La catena di produzione delle celle al silicio
Le tecnologie produttive e le caratteristiche dei moduli fotovoltaici.
Calcolo delle prestazioni di moduli ed array fotovoltaici in differenti condizioni di utilizzo.
Sistemi fotovoltaici: progettazione e dimensionamento di sistemi fotovoltaici grid-connected e in isola.
Il mercato attuale del silicio per applicazioni fotovoltaiche
Proprietà fondamentali del silicio
La produzione del Polysilicon: processo Siemens, processo Union Carbide, processo Elkem
La produzione di silicio UMG: costi, caratteristiche del materiale, prospettive per il futuro.
I processi di crescita: CZ per il monocristallino e DSS per il multicristallino. Il processo FZ.
Processi di crescita innovativi: mono-like casting
Tecniche di wafering: squaring e wafering con seghe a filo e prospettive delle seghe a filo diamantato
Il processo di produzione di celle e moduli su substrato di silicio cristallino.
La tecnologia del film sottile: silicio amorfo, CdTe, CIS e CIGS, silicio nanocristallino
Processi di produzione dei moduli a film sottile con particolare riferimento alle tecnologie più diffuse: Silicio amorfo e CdTe.
Le celle di tipo III-V ad alto rendimento.
Sistemi fotovoltaici a concentrazione (cenni).
L’uso delle celle multigiunzione nel solare a concentrazione.
Misura e caratterizzazione delle celle e dei moduli.
Cenni al sistema FIT per l’incentivazione dei sistemi fotovoltaici.
Attivita' di apprendimento previste e metodologie di insegnamento: L'insegnamento viene svolto in modo tradizionale, con l'ausilio di slide powerpoint e filmati che saranno rese disponibili agli studenti.
Il corso prevede lo svolgimento di alcune lezioni pratiche. Le lezioni saranno svolte in aula o in laboratorio a seconda della numerosità degli studenti.
Si utilizza la piattaforma moodle.
Eventuali indicazioni sui materiali di studio: Il materiale di studio è prevalentemente costituito dalle slide usate per le lezioni e dagli appunti forniti dal docente.
Nicola Trivellin, slide of the lessons. Padua: Notes prepared by the teacher and made available, 2019.
F. Bignucolo, F. Dughiero, P. Sgarbossa, E. Sieni, Photovoltaic Technologies, from cell to plant, Lecture notes, 2016
Testi di riferimento:
  • Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits. Berkeley: University of California, 1983. (Free Download)
  • Luque, Antonio; Hegedus, Steven, Handbook of photovoltaic Science and Engineeringedited by Antonio Luque and Steven Hegedus. Chichester: Wiley, 2111. Cerca nel catalogo
  • Chenming Calvin Hu, From Basics to Advanced Systems,. Berkeley: University of California, --. (Free Download)
  • A. J. McEvoy, S. Kalogirou, McEvoy's, Fundamentals and Applications Practical handbook of photovoltaics: fundamentals and applications.. 3a edizione: Academic Press, 2017.

Didattica innovativa: Strategie di insegnamento e apprendimento previste
  • Laboratory
  • Problem based learning
  • Case study
  • Working in group
  • Quiz o test a correzione automatica per feedback periodico o per esami
  • Utilizzo di video disponibili online o realizzati
  • Files e pagine caricati online (pagine web, Moodle, ...)

Didattica innovativa: Software o applicazioni utilizzati
  • Moodle (files, quiz, workshop, ...)

Obiettivi Agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Energia pulita e accessibile Industria, innovazione e infrastrutture Citta' e comunita' sostenibili Agire per il clima