FOTOVOLTAICO ED OPTOELETTRONICA

Ingegneria Elettronica FOTOVOLTAICO ED OPTOELETTRONICA

0622400008
DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA INDUSTRIALE
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE
INGEGNERIA ELETTRONICA
2016/2017

OBBLIGATORIO
ANNO CORSO 2
ANNO ORDINAMENTO 2012
PRIMO SEMESTRE
CFUOREATTIVITÀ
990LEZIONE
Obiettivi
Il corso amplia le conoscenze sul trasporto elettronico nei semiconduttori con riguardo alle eterostrutture e introduce le proprietà ottiche di vari materiali semiconduttivi. Sulla base di questi fondamenti vengono introdotti i dispositivi optoelettronici fondamentali ed illustrate le applicazioni di tali dispositivi.
CONOSCENZE E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE (KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)
oInterpretare i datasheet di dispositivi optoelettronici e di celle fotovoltaiche ed applicare tale conoscenza alla realizzazione di circuiti elettronici per l’optoelettronica.
oConoscere i principali metodi di fabbricazione dei dispositivi optoelettronici ed essere in grado di realizzare una cella solare in laboratorio.
CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE APPLICATE (APPLYING KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)
oComprensione della terminologia utilizzata nell’ambito dell’optoelettronica e del fotovoltaico.
oConoscenza dei principali dispositivi e dei metodi di caratterizzazione di tali dispositivi e dei materiali attivi.
AUTONOMIA DI GIUDIZIO (MAKING JUDGEMENTS)
oSaper individuare i dispositivi più appropriati per progettare circuiti per l’optoelettronica e proporre le soluzione adatte per la realizzazione di un impianto fotovoltaico a piccole dimensioni
ABILITÀ COMUNICATIVE (COMMUNICATION SKILLS)
oSaper lavorare in gruppo, approfondendo un argomento insieme in piccoli gruppi e communicandolo successivamente in una breve relazione agli altri partecipanti al corso.
CAPACITÀ DI APPRENDERE (LEARNING SKILLS)
oSaper applicare le conoscenze acquisite in contesti differenti da quelli presentati durante il corso, ed approfondire gli argomenti trattati usando materiali diversi da quelli proposti

Prerequisiti
PER IL PROFICUO RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI SONO RICHIESTE CONOSCENZE DI FISICA DEI
DISPOSITIVI A SEMICONDUTTORE E DELLA STRUTTURA DELLA MATERIA.
Contenuti
INTERAZIONE LUCE-MATERIA. PROPRIETÀ OTTICHE ED ELETTRONICHE DI SEMICONDUTTORI
PROCESSI RADIATIVI NEI SEMICONDUTTORI.ASSORBIMENTO DI LUCE IN SEMICONDUTTORI.
MATERIALI: (SILICIO (MONO,POLY,MICRO, NANOCRISTALLINO, AMORFO, POROSO), COMPOSITI, BASATI SU MATERIALI II-VI AND III-V.
SEMICONDUTTORI ORGANICI, NANOTUBI DI CARBONIO, GRAFENE) E TECNICHE DI CRESCITA DI COMPONENTI OPTOELETTRONICI.
TEORIA DELLA ETEROGIUNZIONE ED INTRODUZIONE ALLA TEORIA DI STRUTTURE QUANTISTICHE.L’EQUAZIONE DI SCHROEDINGER.
FOTOEMETTITORI: LED, LASER(FABRYPEROT, DBR E DFB, VCSEL,QUANTUM CASCADE LASER),AMPLIFICATORI OTTICI.
FOTORILEVATORI: FOTOCONDUTTORI, FOTODIODI (FOTODIODI PN, FOTODIODI PIN, FOTODIODI A VALANGA), FOTOTRANSISTORI, RILEVATORI DI TIPO 2D CCD E CMOS.
MODULATORI: MODULATORI ELETTROOTTICI: QUANTUM CONFINED STARK EFFECT MODULATOR, WANNIERSTARK EFFECT MODULATOR, MODULATORI INTERFERENZIALI,MODULATORI TUTTOOTTICI.
INTEGRAZIONE DI COMPONENTI OPTOELETTRONICI ED
ELETTRONICI: ACCOPPIATORI OTTICI, FOTODIODI INTEGRATI CON TRANSISTORI ULTRAVELOCI(MESFET, HEMT, HBT), LASER INTEGRATO CON MODULATORE. CIRCUITI OTTICI INTEGRATI(OEIC).
INTRODUZIONE NEL CONCETTO DELL’ENERGIA FOTOVOLTAICA: PROPRIETÀ DELL'EMISSIONE SOLARE: L'ENERGIA FOTOVOLTAICA IN CONFRONTO CON ALTRE FONTI DI ENERGIA. L'EFFICIENZA TEORICA DI UNA CELLA FOTOVOLTAICA.
MATERIALI E CELLE FOTOVOLTAICHE: MATERIALI PER APPLICAZIONI FOTOVOLTAICHE. CELLE FOTOVOLTAICHE DI TIPO PN ED PIN. CELLE BASATE SULLE ETEROGIUNZIONI. IL CONCETTO DELLA CELLA A MULTIGIUNZIONE.
TECNICHE OTTICHE ED OPTOELETTRONICHE PER LA CARATTERIZZAZIONE DI MATERIALE PER IL FOTOVOLTAICO.
CIRCUITO EQUIVALENTE DI UNA CELLA FOTOVOLTAICA. SIMULAZIONE DI CELLE E SISTEMI FOTOVOLTAICI.
CIRCUITI ELETTRONICI PER ILFOTOVOLTAICO: MPPTTRACKING, STABILIZZATORI DI TENSIONE, CIRCUITI DI CARICA PER BATTERIE, DIODI “BLOCKING” E DIODI “BYPASS”.
CARATTERIZZAZIONE DI PANNELLI SOLARI: CARATTERISTICA CORRENTETENSIONE DELLA CELLA SOLARE. LA RISPOSTA SPETTRALE.


Metodi Didattici
L’INSEGNAMENTO COMPRENDE LEZIONI TEORICHE, ESERCITAZIONI IN AULA ED ESERCITAZIONI PRATICHE IN
LABORATORIO. NELLE ESERCITAZIONI IN AULA VENGONO SVOLTE SIMULAZIONI DI DISPOSITIVI OPTOELETTRONICI E
DI CELLE FOTOVOLTAICHE CON I PROGRAMMI PSPICE E PC1D.
NELLE ESERCITAZIONI IN LABORATORIO GLI STUDENTI, DIVISI IN PICCOLI GRUPPI, CARATTERIZZANO SIA MATERIALI
SIA DISPOSITIVI PERL’OPTOELETTRONICA E PER IL FOTOVOLTAICO.
Verifica dell'apprendimento
LA VALUTAZIONE DEL RAGGIUNGIMENTO DEGLI OBIETTIVI PREFISSATI AVVERRÀ MEDIANTE UN COLLOQUIO ORALE.
Testi
PALLAB BHATTACHARYA, "SEMICONDUCTOR OPTOELECTRONIC DEVICES", PRENTICE HALL (1994)
  BETA VERSION Fonte dati ESSE3 [Ultima Sincronizzazione: 2019-03-11]