ID:
509006
Durata (ore):
48
CFU:
6
SSD:
CHIMICA FISICA
Anno:
2024
Dati Generali
Periodo di attività
Secondo Semestre (03/03/2025 - 06/06/2025)
Syllabus
Obiettivi Formativi
Il corso si propone di affrontare da un punto di vista globale che include la scienza dei materiali, la chimica, la fisica e l’ingegneria l’attuale problema energetico, focalizzandosi sulle tecnologie fotovoltaiche innovative, quale soluzione attuale alla sostenibilità energetica (con particolare riferimento a SDG7, SDG 13). Gli obiettivi del corso sono molteplici:
1. Comprensione del problema energetico attuale, la sfida per le rinnovabili e l’importanza dell’energia solare al fine di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità energetica;
2. Comprensione del principio di funzionamento di un dispositivo fotovoltaico classico (fisica di base del dispositivo, assorbimento di luce, giunzione pn, diodo ideale, circuito equivalente, struttura del dispositivo, descrizione di rendimento e dei parametri di funzionamento)
3. Comprensione della classificazione dei materiali semiconduttori (molecolari, polimerici, bulk) utilizzati quali film attivi per il fotovoltaico (definizione di band gap, struttura molecolare)
4. Consapevolezza del legame inscindibile esistente tra caratteristiche del materiale, e parametri fisici quali lunghezza di diffusione, difetti, meccanismi di ricombinazione.
5. Comprensione del principio che sta alla base dello sviluppo di celle di nuova generazione a base di materiali organici polimerici e coloranti (acquisire familiarità con nuovi materiali, tecniche di deposizione, parametri chimici-fisici)
6. Comprensione delle maggiori tecniche di indagine ottica e spettroscopica per l’analisi dei materiali e dei dispositivi fotovoltaici (UV-VIS, Spettroscopia Raman, Fotoluminescenza, Spettroscopia risolta in tempo di Pump-Probe)
7. Comprensione dei principi di funzionamento di celle solari innovative – che costituiscono lo stato dell’arte per il fotovoltaico moderno: le celle a perovskite ibrida (caratterizzazione dei materiali, proprietà ottiche, elettroniche, caratterizzazione del dispositivo).
8. Comprensione dell’attuale mercato del fotovoltaico, analisi comparativa dei costi, andamenti, incentivi.
1. Comprensione del problema energetico attuale, la sfida per le rinnovabili e l’importanza dell’energia solare al fine di raggiungere gli obiettivi di sostenibilità energetica;
2. Comprensione del principio di funzionamento di un dispositivo fotovoltaico classico (fisica di base del dispositivo, assorbimento di luce, giunzione pn, diodo ideale, circuito equivalente, struttura del dispositivo, descrizione di rendimento e dei parametri di funzionamento)
3. Comprensione della classificazione dei materiali semiconduttori (molecolari, polimerici, bulk) utilizzati quali film attivi per il fotovoltaico (definizione di band gap, struttura molecolare)
4. Consapevolezza del legame inscindibile esistente tra caratteristiche del materiale, e parametri fisici quali lunghezza di diffusione, difetti, meccanismi di ricombinazione.
5. Comprensione del principio che sta alla base dello sviluppo di celle di nuova generazione a base di materiali organici polimerici e coloranti (acquisire familiarità con nuovi materiali, tecniche di deposizione, parametri chimici-fisici)
6. Comprensione delle maggiori tecniche di indagine ottica e spettroscopica per l’analisi dei materiali e dei dispositivi fotovoltaici (UV-VIS, Spettroscopia Raman, Fotoluminescenza, Spettroscopia risolta in tempo di Pump-Probe)
7. Comprensione dei principi di funzionamento di celle solari innovative – che costituiscono lo stato dell’arte per il fotovoltaico moderno: le celle a perovskite ibrida (caratterizzazione dei materiali, proprietà ottiche, elettroniche, caratterizzazione del dispositivo).
8. Comprensione dell’attuale mercato del fotovoltaico, analisi comparativa dei costi, andamenti, incentivi.
Prerequisiti
Conoscenze di base di fisica e chimica a livello di corso di laurea triennale in discipline scientifiche. Nozioni di fisica dello stato solido costituiscono un plus.
Metodi didattici
Lezioni interattive supportate da proiezioni PowerPoint (precedentemente consegnate agli studenti). Se possibile, tour in laboratorio.
L'interazione stimolata e mediata dal docente crea interessanti spunti di discussione e consente di verificare e livellare le conoscenze utili alla comprensione di alcuni degli argomenti specialistici trattati nel corso (in modo da pareggiare le nozioni in possesso da studenti provenienti da corsi di Laurea magistrale diversi quali Chimica, fisica e ingegneria)
E' previsto anche un seminario/lezione (in inglese) da professori provenienti da università straniere.
L'interazione stimolata e mediata dal docente crea interessanti spunti di discussione e consente di verificare e livellare le conoscenze utili alla comprensione di alcuni degli argomenti specialistici trattati nel corso (in modo da pareggiare le nozioni in possesso da studenti provenienti da corsi di Laurea magistrale diversi quali Chimica, fisica e ingegneria)
E' previsto anche un seminario/lezione (in inglese) da professori provenienti da università straniere.
Verifica Apprendimento
La verifica finale dell'apprendimento prevede un esame orale e una breve relazione scritta.
L’esame orale prevede una presentazione powerpoint su un argomento a scelta, oggetto della tesina scritta. Le modalità e la verifica dell’approfondimento, nonché la loro valutazione sono dettagliate nella prima lezione.
L’esame orale prevede una presentazione powerpoint su un argomento a scelta, oggetto della tesina scritta. Le modalità e la verifica dell’approfondimento, nonché la loro valutazione sono dettagliate nella prima lezione.
Testi
Materiale didattico (articoli, approfondimenti) fornito dal docente. Per la prima parte: J. Nelson, The Physics of Solar Cells (Imperial College Press,London, 2003)
Contenuti
Il corso affronterà le tematiche legate allo sviluppo scientifico e tecnologico di soluzioni innovative nell’ambito del fotovoltaico, quale fonte energetica rinnovabile fondamentale per permettere uno sviluppo sostenibile. Il corso è indirizzato a studenti di chimica, fisica e ingegneria, con l’obiettivo di presentare da punti di vista complementari le tecnologie legate al mondo moderno del fotovoltaico. Il corso tratta quindi aspetti di base legati ai problemi energetici, al ruolo delle rinnovabili, per poi entrare nel dettaglio della caratterizzazione dei dispositivi fotovoltaici. Descrizione che comprende la fisica di base dei processi di conversione luce-elettricità (assorbimento di luce, diffusione di carica, ricombinazione, difetti), il funzionamento del dispositivo fotovoltaico (descrizione di rendimento fotovoltaico, parametri di bontà, descrizione moduli, descrizione giunzione pn); i materiali semiconduttori utilizzati (molecole coloranti, polimeri organici, semiconduttori inorganici). Si tratta la descrizione del dispositivo e delle varie tecniche utilizzate per la realizzazione dei moduli confrontando le diverse tecnologie (dalla prima alla seconda alla terza generazione). Descrizione delle celle solari di nuova generazione e stato dell’arte delle tecnologie solari i) organiche; ii) a colorante e iii) a perovskite, descrivendone i materiali, il principio di funzionamento, discutendo esempi attuali, stato dell’arte nella ricerca attuale di queste tecnologie, limiti e sviluppi futuri. Il corso include anche una dettagliata descrizione delle tecniche di caratterizzazione principale delle proprieta ottiche e dei processi optoelettronici, fondamentali per la conoscenza e la caratterizzazione del dispositivo fotovoltaico (ad es. spettroscopia UVVIS, Raman, fotoluminescenza risolta in tempo, elettroluminescenza, spettroscopia ottica ultraveloce di pump probe). Il corso si conclude con una panoramica del mercato attuale (analisi costi, LCOE, LCA).
Lingua Insegnamento
ITALIANO
Altre informazioni
Nella valutazione viene attribuito peso predominante alla comprensione della visione generale delle problematiche legate al fotovoltaico, alla capacità dello studente di acquisire un linguaggio multidisciplinare nell’affrontare un tema specifico visto da diverse sfaccettature, alla capacità di individuare e discutere gli aspetti tecnico/scientifici nonché i problemi e le prospettive prevedibili delle diverse tecnologie fotovoltaiche.
Corsi
Corsi
SCIENZE FISICHE
Laurea Magistrale
2 anni
No Results Found
Persone
Persone
No Results Found