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CLAUDIO MELIOLI
Assegnista di ricerca
Dipartimento di Scienze e Metodi dell'Ingegneria
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Insegnamento: Nuove Tecnologie Fotovoltaiche
Ingegneria gestionale (Offerta formativa 2024)
Obiettivi formativi
Il corso intende fornire allo studente gli strumenti necessari per la comprensione e l’analisi dei fenomeni e delle grandezze fisiche che influenzano il funzionamento delle celle fotovoltaiche di prima, seconda e terza generazione.
Al termine dell’insegnamento lo studente dovrà essere in grado di:
- Comprendere il funzionamento delle celle fotovoltaiche di prima, seconda e terza generazione, capire quali fattori possano limitarne le prestazioni e quali meccanismi possano essere sfruttati per aumentarne il rendimento.
- Risolvere, attraverso le conoscenze acquisite, semplici esercizi scegliendo autonomamente le metodiche di analisi dei problemi.
- Simulare, attraverso semplici modelli, il funzionamento di una cella fotovoltaica di prima generazione.
- Sviluppare la capacità di esporre in modo chiaro, rigoroso e conciso i concetti affrontati nel corso.
- Sviluppare la capacità di approfondire in modo autonomo aspetti collaterali agli argomenti proposti durante il corso.
Per un ulteriore approfondimento degli obiettivi formativi, si rimanda alla lettura dei “Risultati di apprendimento attesi”.
Prerequisiti
Conoscenze di Meccanica ed elettromagnetismo.
Programma del corso
L’insegnamento si svolge nel primo semestre del terzo anno, per un totale di 54 ore di lezione teoriche più attività legate alle esercitazioni (per un totale di 6 CFU). I contenuti sotto riportati sono da considerarsi indicativi e potrebbero essere integrati o parzialmente modificati in funzione di situazioni contingenti o alla luce di feedback da parte degli studenti. La suddivisione in CFU è puramente indicativa.
Parte 1 (3 CFU, 27 ore)
- Introduzione al corso
- Fisica dei semiconduttori, semiconduttori intrinseci ed estrinseci, trasporto e fotoconduttività.
- Principi di funzionamento di una cella fotovoltaica, fattori di perdita, ruolo giocato dai difetti e dal doping, equazione di continuità. Efficienza termodinamica.
- Giunzione p-n sotto illuminazione.
- Celle fotovoltaiche di prima generazione basate sul silicio.
Parte 2 (3 CFU, 27 ore)
- Celle amorfe al silicio.
- Celle Tandem di terza generazione.
- Celle fotovoltaiche nanostrutturate.
- Celle solari di Graetzel.
- Valutazioni sull’impatto economico e industriale del fotovoltaico.
Metodi didattici
La didattica è basata su lezioni frontali svolte tramite l’ausilio di lavagne virtuali (a meno di disposizioni differenti da parte dell’Ateneo legate all’emergenza COVID19: in questo caso tempi e modalità potranno variare a seguito di situazioni contingenti e le lezioni potrebbero essere erogare a distanza). La frequenza non è obbligatoria ma fortemente consigliata. Il corso è erogato in lingua italiana. Tutte le informazioni relative al corso nonché il materiale didattico saranno caricate sulle piattaforme Moodle e/o Teams. Il docente riceve gli studenti su appuntamento richiesto via e-mail.
Testi di riferimento
Verranno forniti testi di riferimento durante lo svolgimento del corso.
Verifica dell'apprendimento
L'esame si compone di una prova orale su tematiche relative al programma svolto nonchè sulla preparazione di un elaborato i cui risultati verranno discussi durante l’esame. Lo scopo della prova è di verificare la capacità dello studente di risolvere semplici problemi su questioni legate al fotovoltaico nonché la sua capacità di discutere in modo chiaro le tematiche affrontate durante il corso. L’esame potrebbe essere svolto in presenza oppure a distanza a seconda dell'evoluzione della situazione COVID19. La durata dell’esame orale è fissata in circa 45 minuti. Durante la prova lo studente dovrà tenere spento il cellulare e dovrà presentare i risultati dell’elaborato attraverso delle slides. Gli esiti saranno comunicati immediatamente dopo la prova d’esame; la pubblicazione avverrà tramite Esse3. Il voto è espresso in trentesimi e il superamento dell’esame comporta il raggiungimento della soglia dei 18/30.
Risultati attesi
Tramite le lezioni in aula e il materiale didattico fornito attraverso le dispense lo studente acquisirà le conoscenze di base su tematiche relative al fotovoltaico.
In particolare:
-Conoscenza e capacità di comprensione:
Lo studente svilupperà la capacità di comprendere e analizzare i fenomeni e le grandezze fisiche che influenzano il comportamento di sistemi fotovoltaici.
-Capacità di applicare conoscenza e comprensione:
Lo studente svilupperà la capacità di risolvere esercizi e problemi relativi a tematiche sulle celle solari.
-Autonomia di giudizio:
Lo studente svilupperà la capacità di scegliere autonomamente le metodiche di analisi e soluzione dei problemi relativi alle tematiche affrontate nel corso.
-Abilità comunicative:
Lo studente svilupperà la capacità di esporre in modo chiaro, rigoroso e conciso i concetti affrontati nel corso.
-Capacità di apprendimento:
Lo studente svilupperà la capacità di approfondire in modo autonomo alcuni aspetti collaterali degli argomenti proposti nel corso.