DEE Aurinkosähkön perusteet
|
|
- Antero Manninen
- 7 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 DEE Aurinkosähkön perusteet Kuudennen luennon aihepiirit Tulevaisuuden aurinkokennotyypit: väriaineaurinkokenno Rakenne Toimintaperiaate Kehityskohteet 1 AURINKOKENNOJEN NYKYTUTKIMUS Aurinkokennotutkimuksessa on nykyään vallalla kaksi toisistaan oleellisesti poikkeavaa suuntaa: Pyritään valmistamaan mahdollisimman halpoja aurinkokennoja hyötysuhteen kustannuksella. Pyritään valmistamaan mahdollisimman korkean hyötysuhteen aurinkokennoja hinnan kustannuksella. Ensimmäistä suuntausta edustavat väriaineaurinkokennot ja orgaaniset aurinkokennot. Jälkimmäisen suunnan edustaja on moniliitos- (ohutkalvo)aurinkokenno. 2 1
2 VÄRIAINEAURIKENNON TOIMINNAN LÄHTÖKOHDAT PN-liitokseen perustuvissa aurinkokennoissa puolijohdemateriaali pyritään valitsemaan siten, että auringonsäteilyn fotonien absorptio on tehokasta. Väriaineaurinkokennoissakin on puolijohdetta, mutta sen energia-aukko on niin suuri, ettei fotonien energia riitä valenssielektronien virittämiseen. PN-liitoksen perustuvissa aurinkokennoissa tyhjennysalueen sähkökenttä erottelee fotonien synnyttämät elektronit ja aukot ehkäisten rekombinaatiota. Väriaineaurinkokennoissa ei ole nettosähkökenttää, joka aiheuttaisi voiman fotonien virittämiin varauksiin. MITEN VÄRIAINEKENNOT SITTEN TOIMIVAT? 3 johtava alusta, aktiivinen elektrodi, elektrolyytti, vastaelektrodi. VÄRIAINEAURINKOKENNON RAKENNE Väriaineaurinkokenno jaetaan rakenteellisesti neljään osaan: 4 2
3 AKTIIVINEN ELEKTRODI Aktiiviseksi elektrodiksi kutsutaan väriaineaurinkokennossa sitä osaa, joka koostuu puolijohteen, elektrolyytin ja väriainehiukkasten yhdistelmästä. Puolijohde (yleensä TiO 2 ) koostuu nanopartikkeliverkostosta, jossa yksittäisen partikkelin halkaisijan suuruusluokka on 10 nm. Puolijohdepartikkelien pinnalle on kiinnittyneinä väriainemolekyylejä, jotka ovat yleisimmin rutenium-pohjaista yhdistettä. Koska puolijohde on nanopartikkelimuodossa, väriaineen kiinnittymiselle on tarjolla valtava pinta-ala tasaiseen pintaan verrattuna. Nanopartikkeliverkoston huokoset täyttyvät nestemäisellä elektrolyytillä (yleensä jodi-pohjaista ainetta), jolla on oleellinen rooli kennossa tapahtuvien reaktioiden kannalta. 5 ELEKTROLYYTTI Väriaineaurinkokennon toiminta edellyttää hapettumis- ja pelkistymisreaktioiden toteutumista. Siksi väriaineaurinkokennossa on elektrolyytti, joka toimii sekä hapettimena että pelkistimenä. Pelkistimenä toimiessaan elektrolyytti hapettuu. Tällöin elektrolyytti luovuttaa elektronin. Hapettimena toimiessaan elektrolyytti pelkistyy. Tällöin elektrolyytti vastaanottaa elektronin. Lisäksi elektrolyytin on oltava nestemäistä, jotta se täyttää puolijohdepartikkeliverkoston huokoset. Väriaineaurinkokennon elektrolyytti on yleensä asetonitriilin (liuotin) ja jodiditrijodidi-parin (I - /I 3- ) yhdistelmä. Elektrolyytin toiminta edellyttää kemiallisten reaktioiden toteutumista. Tässä mielessä väriainekenno poikkeaa merkittävästi I ja II sukupolven kennoista. 6 3
4 JOHTAVA ALUSTA JA VASTAELEKTRODI Johtava alusta ja vastaelektrodi ovat väriaineaurinkokennon elektrodeja. Elektrodien tehtävä on siirtää varausta kennon ja ulkoisen piirin välillä. Johtava alusta on elektrodeista yksinkertaisempi, sillä sen ainoa tehtävä on siirtää aktiiviselta elektrodilta tulevat elektronit ulkoiseen piiriin. Johtavalla alustalla ei tapahdu kemiallisia reaktioita. Toiminnan kannalta oleellisin vaatimus on hyvä sähkönjohtavuus. Vastaelektrodin tehtävä on siirtää ulkoiselta piiriltä tulevat elektronit elektrolyyttiin. Jotta tämä toteutuu, vastaelektrodilla on tapahduttava kemiallisia reaktioita. Tämän vuoksi vastaelektrodi on pinnoitettava reaktioita edistävällä katalyytillä, yleensä platinalla. 7 VÄRIAINEAURINKOKENNON TOIMINTAPERIAATE (1/3) Väriaineaurinkokennon toiminta sisältää seuraavat vaiheet: Fotonien absorptio tapahtuu väriainemolekyyleissä. Elektroni irtoaa väriainemolekyylistä, ja jäljelle jää positiivisesti varautunut väriainekationi. Elektroni siirtyy puolijohdepartikkeliverkostoa pitkin johtavalle alustalle ja edelleen ulkoiseen piiriin. Puolijohde ei saa absorboida fotoneja! Väriainekationi palautuu alkuperäiseen tilaansa elektrolyytiltä saamansa elektronin avulla. Tällöin väriaine pelkistyy, eli vastaanottaa elektronin, ja vastaavasti elektrolyytti hapettuu, eli luovuttaa elektronin. 8 4
5 VÄRIAINEAURINKOKENNON TOIMINTAPERIAATE (2/3) Elektrolyytin hapettuessa jodidi muuttuu trijodidiksi reaktioyhtälön I 2e + I 3 mukaisesti. Oleellista on huomata, että elektrolyytin kemiallisen koostumuksen on säilyttävä. Tämän vuoksi elektrolyytin on pelkistyttävä vastaelektrodilla samaa tahtia, kuin mitä se hapettuu väriaineen kanssa reagoidessaan. Elektrolyytin pelkistyminen tapahtuu vastaelektrodilla, jossa ulkoisesta piiristä tuleva elektroni muuttaa trijodidia jodiksi reaktioyhtälön mukaisesti. I + 2e 3I VÄRIAINEAURINKOKENNON TOIMINTAPERIAATE (3/3) Miten väriaineaurinkokenno sitten toimii? Fotonien absorptio tapahtuu väriaineessa. Jos puolijohde absorboisi fotoneja, väriaineesta irronneet selektronit rekombinoituisivat puolijohteen aukkoihin. Tyhjennysaluetta ja sen sähkökenttää ei tarvita, sillä puolijohteessa ei ole aukkoja, joihin elektronit voisivat rekombinoitua. Nykytietämyksen mukaan elektroneja liikuttava voima on diffuusio. Toisin sanoen erot varaustiheydessä kennon eri puolilla saavat elektronit liikkeelle. 10 5
6 TOIMINNAN KARAKTERISOINTI Väriaineaurinkokennojen toimintaa karakterisoidaan IPCE-arvolla (Incident Photon-to-current Conversion Efficiency), joka määritellään yhtälöllä sc IPCE( l ) =, ei photon ( l ) jossa e on elektronin varaus ja I photon fotonien määrä aikayksikköä kohti. Jos jokainen kennoon tuleva fotoni virittää elektronin ulkoiseen piiriin, yhtälön osoittaja ja nimittäjä ovat yhtäsuuret, jolloin IPCE = 1. I 11 KEHITYSKOHTEET Koska väriaineaurinkokennojen toiminta perustuu kemiallisiin reaktioihin, kennotyypin merkittävin kehityskohde liittyy kemialliseen stabiilisuuteen. Toisin sanoen kennon sisällä olevien aineiden kemiallisen koostumuksen tulee säilyä muuttumattomana vuodesta toiseen. Väriainekennossa kemiallisiin reaktioihin osallistuvat väriaine, elektrolyytti ja vastaelektrodin katalyytti. Jotta kennon kemiallinen stabiilisuus toteutuu, kaikkien näiden aineiden koostumusten tulee säilyä pitkällä aikavälillä muuttumattomina. Kiteinen piikenno toimii erittäin hyvin vähintään 25 vuotta. Tämän päivän väriainekennoilla puhutaan laboratorio-olosuhteissa noin 10 vuoden käyttöiästä. Myös väriainekennossa tapahtuu rekombinaatiota, vaikkei puolijohteessa tapahdukaan valosähköistä ilmiötä. Puolijohdeverkoston johtavuuselektronin matka voi ennen ulkoisen piirin saavuttamista katketa kahdella tavalla: Elektroni rekombinoituu väriainekationiin, eli palauttaa virittyneen väriainemolekyylin alkuperäiseen tilaansa. Elektroni rekombinoituu elektrolyyttiin, eli palauttaa trijodidin jodidiksi. 12 6
7 TULEVAISUUDENNÄKYMIÄ Väriaineaurinkokenno tuskin tulee tulevaisuudessakaan pärjäämään hyötysuhteen osalta kiteiselle piikennolle. Laboratorio-olosuhteissa saavutettu hyötysuhde on noin 11%. Tämä ei kuitenkaan ole varsinaisesti ongelma, sillä tuotekehityksen tavoitteena on mahdollisimman halpa ja luotettavasti toimiva aurinkokenno piin lukemia lähentelevällä hyötysuhteella. Tehon suhde hintaan (cost per peak watt) on kuitenkin erittäin kilpailukykyinen. 13 7
SMG-4450 Aurinkosähkö
Väriaineaurinkokenno Rakenne Toimintaperiaate Kehityskohteet SMG-4450 Aurinkosähkö Neljännen luennon aihepiirit 1 AURINKOKENNOJEN SUKUPOLVET Aurinkokennotyypit luokitellaan yleensä kolmeen sukupolveen.
LisätiedotVäriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde
Väriaineaurinkokenno (Dye-sensitized solar cell, DSSC) 1. Johdanto 2. Rakenne ja toimintaperiaate 3. Kennon suorituskyvyn karakterisointi 4. Kennon komponenteista huokoinen puolijohde 5. Kennon komponenteista
LisätiedotHapettimen sitoessa elektronin muodostuu pelkistin (hapetin pelkistyy) ja pelkistimen luovuttaessa elektronin muodostuu hapetin (pelkistin hapettuu).
Kennon komponenteista elektrolyytti ja vastaelektrodi Elektrolyytti muodostuu liuottimesta sekä hapetin-pelkistin-parista (redox pair). Jälkimmäinen on ionipari, joka pystyy luovuttamaan (pelkistin) ja
LisätiedotDEE Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Viidennen luennon aihepiirit Olosuhteiden vaikutus aurinkokennon toimintaan: Mietitään kennon sisäisten tapahtumien avulla, miksi ja miten lämpötilan ja säteilyintensiteetin
LisätiedotDEE Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Yleistietomateriaalia luentojen tueksi Aurinkokennotyypit: Mitä erilaisia aurinkokennotyyppejä on olemassa, ja miten ne poikkeavat ominaisuuksiltaan toisistaan? Yksikiteisen
LisätiedotDEE Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Neljännen luennon aihepiirit Aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostuminen Edellisellä luennolla tarkasteltiin aurinkokennon toimintaperiaatetta kennon sisäisten tapahtumisen
LisätiedotKuva 6.6 esittää moniliitosaurinkokennojen toimintaperiaatteen. Päällimmäisen
6.2 MONILIITOSAURINKOKENNO Aurinkokennojen hyötysuhteen kasvattaminen on teknisesti haastava tehtävä. Oman lisähaasteensa tuovat taloudelliset reunaehdot, sillä tekninen kehitys ei saisi merkittävästi
LisätiedotSMG-4450 Aurinkosähkö
SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodostuminen Miksi aurinkokennon virta-jännite-käyrä on tietyn muotoinen? Miten aurinkokennon virta-jännite-käyrää
LisätiedotDEE Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Kolmannen luennon aihepiirit Reduktionistinen tapa aurinkokennon virta-jännite-käyrän muodon ymmärtämiseen Lähdetään liikkeelle aurinkokennosta, ja pilkotaan sitä pienempiin
LisätiedotSMG-4450 Aurinkosähkö
SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate
LisätiedotSMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta
SMG-4300: Yhteenveto ensimmäisestä luennosta Aurinko lähettää avaruuteen sähkömagneettista säteilyä. Säteilyn aallonpituusjakauma määräytyy käytännössä auringon pintalämpötilan (n. 6000 K) perusteella.
LisätiedotSMG-4450 Aurinkosähkö
SMG-4450 Aurinkosähkö Kolmannen luennon aihepiirit Aurinkokennon ja diodin toiminnallinen ero: Puolijohdeaurinkokenno ja diodi ovat molemmat pn-liitoksia. Mietitään aluksi, mikä on toiminnallinen ero näiden
LisätiedotSMG-4450 Aurinkosähkö
SMG-4450 Aurinkosähkö Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Piihin perustuvan puolijohdeaurinkokennon toimintaperiaate
LisätiedotSMG-4300: Yhteenveto kolmannesta luennosta. PN-liitokseen perustuva aurinkokenno on kuin diodi, jossa auringonsäteily synnyttää estosuuntaisen virran.
SMG-4300: Yhteenveto kolmannesta luennosta PN-liitokseen perustuva aurinkokenno on kuin diodi, jossa auringonsäteily synnyttää estosuuntaisen virran. Aurinkokennon maksimiteho P max voidaan lausua tyhjäkäyntijännitteen
LisätiedotDEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET
DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET Kurssin esittely Sähkömagneettiset ilmiöt varaus sähkökenttä magneettikenttä sähkömagneettinen induktio virta potentiaali ja jännite sähkömagneettinen energia teho Määritellään
LisätiedotTASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET
TASASUUNTAUS JA PUOLIJOHTEET (YO-K06+13, YO-K09+13, YO-K05-11,..) Tasasuuntaus Vaihtovirran suunta muuttuu jaksollisesti. Tasasuuntaus muuttaa sähkövirran kulkemaan yhteen suuntaan. Tasasuuntaus toteutetaan
LisätiedotSMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet
SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet AURINKOENERGIA Maapallolle saapuva säteilyteho Aurinkolämpöjärjestelmät Aurinkosähkö Valosähköinen ilmiö Aurinkokennon toimintaperiaate Aurinkosähköjärjestelmät
LisätiedotPUOLIJOHTEISTA. Yleistä
39 PUOLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa
LisätiedotKäsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä
Sähkökemia Nopea kertaus! Mitä seuraavat käsitteet tarkoittivatkaan? a) Hapettuminen b) Pelkistyminen c) Hapetusluku d) Elektrolyytti e) Epäjalometalli f) Jalometalli Käsitteitä Hapettuminen = elektronin
LisätiedotDEE-11110 Sähkötekniikan perusteet
DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet Antti Stenvall Peruskäsitteet Luennon keskeinen termistö ja tavoitteet sähkövaraus teho ja energia potentiaali ja jännite sähkövirta Tarkoitus on määritellä sähkötekniikan
LisätiedotElektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!
Elektrolyysi MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Monet kemialliset reaktiot ovat palautuvia eli reversiibeleitä. Jo sähkökemian syntyvaiheessa oivallettiin, että on mahdollista rakentaa kahdenlaisia sähkökemiallisia
LisätiedotHelsingin yliopisto/tampereen yliopisto Henkilötunnus - Biokemian/bioteknologian valintakoe Etunimet Tehtävä 5 Pisteet / 20
Helsingin yliopisto/tampereen yliopisto Henkilötunnus - Biokemian/bioteknologian valintakoe Sukunimi 24.5.2006 Etunimet Tehtävä 5 Pisteet / 20 Glukoosidehydrogenaasientsyymi katalysoi glukoosin oksidaatiota
LisätiedotAURINKOPANEELIT. 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate. Kuva 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate.
AURINKOPANEELIT 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate Kuva 1. Aurinkopaneelin toimintaperiaate. Aurinkokennon rakenne ja toimintaperiaate on esitetty kuvassa 1. Kennossa auringon valo muuttuu suoraan sähkövirraksi.
LisätiedotDEE-53010 Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Toisen luennon aihepiirit Lyhyt katsaus aurinkosähkön historiaan Valosähköinen ilmiö: Mistä tässä luonnonilmiössä on kyse? Pinnallinen tapa aurinkokennon virta-jännite-käyrän
LisätiedotVesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen
Vesi Hyvin poolisten vesimolekyylien välille muodostuu vetysidoksia, jotka ovat vahvimpia molekyylien välille syntyviä sidoksia. Vetysidos on sähköistä vetovoimaa, ei kovalenttinen sidos. Vesi Vetysidos
LisätiedotARTO HILTUNEN AURINKOKENNON MAKSIMITEHOPISTEEN RIIPPUVUUS TOIMINTAOLOSUHTEISTA Kandidaatintyö
ARTO HILTUNEN AURINKOKENNON MAKSIMITEHOPISTEEN RIIPPUVUUS TOIMINTAOLOSUHTEISTA Kandidaatintyö Tarkastaja: lehtori Aki Korpela 26. toukokuuta 2009 II TIIVISTELMÄ TAMPEREEN TEKNILLINEN YLIOPISTO Sähkötekniikka
LisätiedotNormaalipotentiaalit
Normaalipotentiaalit MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Yksittäisen elektrodin aiheuttaman jännitteen mittaaminen ei onnistu. Jännitemittareilla voidaan havaita ja mitata vain kahden elektrodin välinen potentiaaliero
LisätiedotKertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit
KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä Kertausta 1.kurssista Hiilen isotoopit 1 Isotoopeilla oli ytimessä sama määrä protoneja, mutta eri määrä neutroneja. Ne käyttäytyvät kemiallisissa
LisätiedotFysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto
ysiikka 1 Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto 7.1.1 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä voi syntyä
Lisätiedotffiffi O, = aoo,'#...
DEE-53000 Energian varastointi ja uudet energialähteet Tentti 16.10.2015 Risto Mikkonen Oman ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu' OSA I Vatitse oheisista kysymyksistä oikea vaihtoehto' t. llmakehän
LisätiedotHapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen
Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen hapetuslukumenetelmällä MATERIAALIT JA TEKNO- LOGIA, KE4 Palataan hetkeksi 2.- ja 3.-kurssin asioihin ja tarkastellaan hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottamista.
LisätiedotKvantittuminen. E = hf f on säteilyn taajuus h on Planckin vakio h = 6, Js = 4, evs. Planckin kvanttihypoteesi
Kvantittuminen Planckin kvanttihypoteesi Kappale vastaanottaa ja luovuttaa säteilyä vain tietyn suuruisina energia-annoksina eli kvantteina Kappaleen emittoima säteily ei ole jatkuvaa (kvantittuminen)
Lisätiedot3.1 Varhaiset atomimallit (1/3)
+ 3 ATOMIN MALLI 3.1 Varhaiset atomimallit (1/3) Thomsonin rusinakakkumallissa positiivisesti varautuneen hyytelömäisen aineen sisällä on negatiivisia elektroneja kuin rusinat kakussa. Rutherford pommitti
LisätiedotSähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä
Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto.5.13 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä
LisätiedotREAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA
KERTAUSTA REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Aineiden ominaisuudet voidaan selittää niiden rakenteen avulla. Aineen rakenteen ja ominaisuuksien väliset riippuvuudet selittyvät kemiallisten sidosten avulla. Vahvat
LisätiedotPuolijohteet. luku 7(-7.3)
Puolijohteet luku 7(-7.3) Metallit vs. eristeet/puolijohteet Energia-aukko ja johtavuus gap size (ev) InSb 0.18 InAs 0.36 Ge 0.67 Si 1.11 GaAs 1.43 SiC 2.3 diamond 5.5 MgF2 11 Valenssivyö Johtavuusvyö
LisätiedotTimo Ranta. AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN MITOITUS KORTTELIALUEELLE Järjestelmän kannattavuus ja business case
Timo Ranta AURINKOSÄHKÖJÄRJESTELMÄN MITOITUS KORTTELIALUEELLE Järjestelmän kannattavuus ja business case Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta Diplomityö Maaliskuu 2019 i TIIVISTELMÄ Timo Ranta:
LisätiedotKvanttifysiikan perusteet 2017
Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.
Lisätiedotluku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen
Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen 1 Ennakkokysymyksiä 2 Metallien reaktioita ja jännitesarja Fe(s) + CuSO 4 (aq) Cu(s) + AgNO 3 (aq) taulukkokirja s.155 3 Metallien
LisätiedotKE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia
KE1 Ihmisen ja elinympäristön kemia Arvostelu: koe 60 %, tuntitestit (n. 3 kpl) 20 %, kokeelliset työt ja palautettavat tehtävät 20 %. Kurssikokeesta saatava kuitenkin vähintään 5. Uusintakokeessa testit,
Lisätiedotvetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-54020 Risto Mikkonen
DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE-5400 Risto Mikkonen 1.1.014 g:n määrittäminen olttokennon toiminta perustuu Gibbsin vapaan energian muutokseen. ( G = TS) Ideaalitapauksessa
LisätiedotJUHO LASONEN Aurinkosähkövoimalan suunnittelu ja toteutus
JUHO LASONEN Aurinkosähkövoimalan suunnittelu ja toteutus Diplomityö Tarkastaja: lehtori Risto Mikkonen Tarkastaja ja aihe hyväksytty tieto- ja sähkötekniikan tiedekuntaneuvoston kokouksessa 5.10.2016
LisätiedotLeptonit. - elektroni - myoni - tauhiukkanen - kolme erilaista neutriinoa. - neutriinojen varaus on 0 ja muiden leptonien varaus on -1
Mistä aine koostuu? - kaikki aine koostuu atomeista - atomit koostuvat elektroneista, protoneista ja neutroneista - neutronit ja protonit koostuvat pienistä hiukkasista, kvarkeista Alkeishiukkaset - hiukkasten
LisätiedotFysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista
Fysikaalisten tieteiden esittely puolijohdesuperhiloista "Perhaps a thing is simple if you can describe it fully in several different ways without immediately knowing that you are describing the same thing."
LisätiedotAikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa
Aikaerotteinen spektroskopia valokemian tutkimuksessa TkT Marja Niemi Tampereen teknillinen yliopisto Kemian ja biotekniikan laitos 23.4.2012 Suomalainen Tiedeakatemia, Nuorten klubi DI 2002, TTKK Materiaalitekniikan
LisätiedotKEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.
KEMIA Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista. Kemian työturvallisuudesta -Kemian tunneilla tutustutaan aineiden ominaisuuksiin Jotkin aineet syttyvät palamaan reagoidessaan
LisätiedotNanoteknologia aurinkokennoissa
Nanoteknologia aurinkokennoissa Helsingin yliopisto Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Kemian laitos Kemian opettajankoulutus Kandidaatintutkielma Tekijä: Kati Kolehmainen Pvm: 3.10.2011 Ohjaajat:
Lisätiedot10. Puolijohteet. 10.1. Itseispuolijohde
10. Puolijohteet KOF-E, kl 2005 69 Metallit, puolijohteet ja useat eristeet ovat kiteisiä kiinteitä aineita, joilla on säännönmukainen jaksollinen atomijärjestys ja elektronien energioiden kaistarakenne.
LisätiedotHapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento
Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot CHEM-A1250 Luento 5 25.1.2017 Hapettuminen ja pelkistyminen Alun perin hapettumisella tarkoitettiin aineen yhtymistä happeen l. palamista: 2 Cu + O 2 -> 2
LisätiedotLuento 2. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen
DEE-11000 Piirianalyysi Luento 2 1 Luento 1 - Recap Opintojakson rakenne ja tavoitteet Sähkötekniikan historiaa Sähköiset perussuureet Passiiviset piirikomponentit 2 Luento 2 - sisältö Passiiviset piirikomponentit
LisätiedotHapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento
Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot CHEM-A1250 Luento 9 Sisältö ja oppimistavoitteet Johdanto sähkökemiaan Hapetusluvun ymmärtäminen Hapetus-pelkistys reaktioiden kirjoittaminen 2 Hapetusluku
Lisätiedoterilaisten mittausmenetelmien avulla
Säteilynkestävien pii-ilmaisimien ilmaisimien karakterisointi erilaisten mittausmenetelmien avulla Motivaatio sekä taustaa Miksi Czochralski-pii on kiinnostava materiaali? Piinauhailmaisimen toimintaperiaate
LisätiedotDEE-53010 Aurinkosähkön perusteet
DEE-53010 Aurinkosähkön perusteet Seitsemännen luennon aihepiirit Aurinkosähkön energiantuotanto-odotukset Etelä-Suomessa Mittaustuloksia Sähkömagnetiikan mittauspaneelista ja Kiilto Oy:n 66 kw:n aurinkosähkövoimalasta
LisätiedotTURUN AMMATTIKORKEAKOULU TYÖOHJE 1 TEKNIIKKA FYSIIKAN LABORATORIO V
TURUN AMMATTIKORKAKOUU TYÖOHJ 1 3A. asertyö 1. Työn tarkoitus Työssä perehdytään interferenssi-ilmiöön tutkimalla sitä erilaisissa tilanteissa laservalon avulla. 2. Teoriaa aser on lyhennys sanoista ight
LisätiedotJukka Kitunen Aurinkosähkön soveltuvuus hajautettuun energiantuotantoon Suomessa. Diplomityö
Jukka Kitunen Aurinkosähkön soveltuvuus hajautettuun energiantuotantoon Suomessa Diplomityö Tarkastajat: Yliassistentti Aki Korpela ja Lehtori Risto Mikkonen Tarkastajat ja aihe hyväksytty Sähköosastoneuvoston
LisätiedotAURINKOSÄHKÖVOIMALAN TASAINEN TUOTANTO SUOMEN OLOSUHTEISSA
AURINKOSÄHKÖVOIMALAN TASAINEN TUOTANTO SUOMEN OLOSUHTEISSA Eero Kinnunen Opinnäytetyö Toukokuu 2018 Sähkötekniikka Sähkövoimatekniikka TIIVISTELMÄ Tampereen ammattikorkeakoulu Sähkötekniikka Sähkövoimatekniikka
LisätiedotULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE
ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE Palautetaan mieleen jaksollinen järjestelmä ja mitä siitä saa- Kertausta daan irti. H RYHMÄT OVAT SARAKKEITA Mitä sarakkeen numero kertoo? JAKSOT OVAT RIVEJÄ Mitä
Lisätiedot2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta
2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta Monet hapettumis ja pelkistymisreaktioista on spontaaneja, jolloin elektronien siirtyminen tapahtuu itsestään. Koska reaktio on spontaani, vapautuu siinä energiaa, yleensä
LisätiedotSähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali
Sähkökemia Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali Esimerkki 1 Pohdi kertauksen vuoksi seuraavia käsitteitä a) Hapettuminen b) Pelkistin c) Hapetusluku d) Elektrolyytti e)
LisätiedotFYSA240/4 (FYS242/4) TERMINEN ELEKTRONIEMISSIO
FYSA240/4 (FYS242/4) TERMINEN ELEKTRONIEMISSIO Työssä tutkitaan termistä elektroniemissiota volframista, todetaan Stefanin - Boltzmannin lain paikkansapitävyys ja Richardsonin - Dushmanin yhtälön avulla
LisätiedotMetallien sähkökemiallisen jännitesarjan opettaminen draaman avulla yläasteella
Metallien sähkökemiallisen jännitesarjan opettaminen draaman avulla yläasteella Tarvittavat ennakkotiedot ja käsitteet: Atomi, anioni, kationi, atomien yleisimmät hapetustilat, metallien jännitesarja,
LisätiedotSÄHKÖ KÄSITTEENÄ. Yleisnimitys suurelle joukolle ilmiöitä ja käsitteitä:
FY6 SÄHKÖ Tavoitteet Kurssin tavoitteena on, että opiskelija ymmärtää sähköön liittyviä peruskäsitteitä, tutustuu mittaustekniikkaan osaa tehdä sähköopin perusmittauksia sekä rakentaa ja tutkia yksinkertaisia
LisätiedotOsallistumislomakkeen viimeinen palautuspäivä on maanantai
Jakso : Materiaalihiukkasten aaltoluonne. Teoriaa näihin tehtäviin löytyy Beiserin kirjasta kappaleesta 3 ja hyvin myös peruskurssitasoisista kirjoista. Seuraavat videot demonstroivat vaihe- ja ryhmänopeutta:
LisätiedotLasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2 1/2 p = 2 p.
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta 014 Insinöörivalinnan kemian koe 8.5.014 MALLIRATKAISUT ja PISTEET Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu
Lisätiedotelektroni = -varautunut tosi pieni hiukkanen nukleoni = protoni/neutroni
3.1 Atomin rakenneosat Kaikki aine matter koostuu alkuaineista elements. Jokaisella alkuaineella on omanlaisensa atomi. Mitä osia ja hiukkasia parts and particles atomissa on? pieni ydin, jossa protoneja
LisätiedotCHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen, syksy 2016
CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen, syksy 2016 Vastuuopettaja Muut opettajat Yliopistonlehtori Minna Nieminen, Huone B 201d (vastaanottoajat: sovittaessa) puh. 050 343 8187, sähköposti: Minna.Nieminen@aalto.fi
LisätiedotPerunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila
Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila Johdanto Kuva 1: Pokepallo Olet lähtenyt pelaamaan Pokèmon Go peliä. Päädyit keskelle perunapeltoa etsimään pokemoneja. Eteesi ilmestyi Snorlax!
Lisätiedotvetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen
DEE-5400 olttokennot ja vetyteknologia olttokennon termodynamiikkaa 1 DEE-5400 Risto Mikkonen ermodynamiikan ensimmäinen pääsääntö aseraja Ympäristö asetila Q W Suljettuun systeemiin tuotu lämpö + systeemiin
LisätiedotReaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi. Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava
Reaktioyhtälö Sähköisen oppimisen edelläkävijä www.e-oppi.fi Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava Empiirinen kaava (suhdekaava) ilmoittaa, missä suhteessa yhdiste sisältää eri alkuaineiden
LisätiedotSMG-4300: Yhteenveto viidennestä luennosta
SMG-43: Yhteenveto viidennestä luennosta Yleisimmät aurinkokennomateriaalit: pii: yksikiteinen, monikiteinen, amorfinen galliumarsenidi (GaAs) kadmiumtelluridi (CdTe) kupari-indiumdiselenidi (CIS, CIGS)
LisätiedotCHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen
CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen Orgaaninen reaktio Opettava tutkija Pekka M Joensuu Orgaaniset reaktiot Syyt Pelkkä törmäys ei riitä Varaukset (myös osittaisvaraukset) houkuttelevat molekyylejä
LisätiedotBensiiniä voidaan pitää hiilivetynä C8H18, jonka tiheys (NTP) on 0,703 g/ml ja palamislämpö H = kj/mol
Kertaustehtäviä KE3-kurssista Tehtävä 1 Maakaasu on melkein puhdasta metaania. Kuinka suuri tilavuus metaania paloi, kun täydelliseen palamiseen kuluu 3 m 3 ilmaa, jonka lämpötila on 50 C ja paine on 11kPa?
LisätiedotSÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA. Harjoitus - luento 6. Tehtävä 1.
SÄHKÖENERGIATEKNIIIKKA Harjoitus - luento 6 Tehtävä 1. Aurinkokennon virta I s 1,1 A ja sen mallissa olevan diodin estosuuntainen kyllästysvirta I o 1 na. Laske aurinkokennon maksimiteho suhteessa termiseen
LisätiedotLinssin kuvausyhtälö (ns. ohuen linssin approksimaatio):
Fysiikan laboratorio Työohje 1 / 5 Optiikan perusteet 1. Työn tavoite Työssä tutkitaan valon kulkua linssisysteemeissä ja perehdytään interferenssi-ilmiöön. Tavoitteena on saada perustietämys optiikasta
Lisätiedotkipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki.
Sähkö 25 Esineet saavat sähkövarauksen hankauksessa kipinäpurkauksena, josta salama on esimerkki. Hankauksessa esineet voivat varautua sähköisesti. Varaukset syntyvät, koska hankauksessa kappaleesta siirtyy
Lisätiedot763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Kevät 2017
763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 4 Keät 207. Rekyyli Luentomonisteessa on käsitelty tilanne, jossa hiukkanen (massa M) hajoaa kahdeksi hiukkaseksi (massat m ja m 2 ). Tässä käytetään
LisätiedotRATKAISUT: 18. Sähkökenttä
Physica 9 1. painos 1(7) : 18.1. a) Sähkökenttä on alue, jonka jokaisessa kohdassa varattuun hiukkaseen vaikuttaa sähköinen voia. b) Potentiaali on sähkökenttää kuvaava suure, joka on ääritelty niin, että
Lisätiedotn=5 n=4 M-sarja n=3 L-sarja n=2 Lisäys: K-sarjan hienorakenne K-sarja n=1
10.1 RÖNTGENSPEKTRI Kun kiihdytetyt elektronit törmäävät anodiin, syntyy jatkuvaa säteilyä sekä anodimateriaalille ominaista säteilyä (spektrin terävät piikit). Atomin uloimpien elektronien poistamiseen
LisätiedotValosähköisten aurinkopaneeleiden hyötysuhteet
Lappeenrannan teknillinen yliopisto Teknillinen tiedekunta Energiatekniikan koulutusohjelma BH10A0200 Energiatekniikan kandidaatintyö ja seminaari Valosähköisten aurinkopaneeleiden hyötysuhteet Efficiencies
LisätiedotSMG-4300: Yhteenveto toisesta luennosta. Miten puolijohde eroaa johteista ja eristeistä elektronivyörakenteen kannalta?
SMG-4300: Yhteenveto toisesta luennosta Miten puolijohde eroaa johteista ja eristeistä elektronivyörakenteen kannalta? Puolijohteesta tulee sähköä johtava, kun valenssivyön elektronit saavat vähintään
LisätiedotSPIRIDON VAMPOULAS AURINKOPANEELITEKNIIKAN SOVELTUVUUS- JA TALOUDELLISUUSTARKASTELU TEOLLISESSA SOVELLUKSESSA
SPIRIDON VAMPOULAS AURINKOPANEELITEKNIIKAN SOVELTUVUUS- JA TALOUDELLISUUSTARKASTELU TEOLLISESSA SOVELLUKSESSA Diplomityö Tarkastajat: lehtori Risto Mikkonen, kehittämispäällikkö Reino Virrankoski Tarkastaja
LisätiedotAKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT
AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT H.Honkanen Kemiallisessa sähköparissa ( = paristossa ) ylempänä oleva, eli negatiivisempi, metalli syöpyy liuokseen. Akussa ei elektrodi syövy pois, vaan esimerkiksi lyijyakkua
LisätiedotLuku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä
Luku 23 Tavoitteet: Määritellä potentiaalienergia potentiaali ja potentiaaliero ja selvittää, miten ne liittyvät toisiinsa Määrittää pistevarauksen potentiaali ja sen avulla mielivaltaisen varausjakauman
LisätiedotAurinkoenergia kehitysmaissa
Aurinkoenergia kehitysmaissa TEP Syyskokous 29.11.2013 Markku Tahkokorpi Aurinkoteknillinen yhdistys ry Utuapu Oy Esityksen rakenne Yleistä aurinkoenergiasta Aurinkosähkö Aurinkolämpö Muu aurinkoenergia
LisätiedotAurinkokennotyyppien ja aurinkokeräinten vertailu
Sähkömagnetiikan laitos SMG-4050 Energian varastointi ja uudet energialähteet Seminaarityö, syksy 2007 Aurinkokennotyyppien ja aurinkokeräinten vertailu Nikkilä, Jarkko. 182341. jarkko.nikkila@tut.fi Paavola,
LisätiedotAurinkopaneeliston hyötysuhteen käyttäytymisen määrittäminen havaintojen perusteella
Aurinkopaneeliston hyötysuhteen käyttäytymisen määrittäminen havaintojen perusteella Pro gradu -tutkielma, 3.12.2018 Tekijä: Niina Mäkelä Ohjaaja: Jussi Maunuksela 2 c 2018 Niina Mäkelä Julkaisu on tekijänoikeussäännösten
Lisätiedot4 ev OY/MFP R Materiaalifysiikan perusteet P Ratkaisut 6, Kevät 2017
OY/MFP R6 017 Materiaalifysiikan perusteet 514P Ratkaisut 6, Kevät 017 1. Koska kuvitteellisten materiaalien hila on pkk-hila, niiden käänteishila on tkk-hila ja Brillouin-koppi on Kuvan 1.1 mukainen.
LisätiedotYdin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1
Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus Ratkaisut Tehtävä i) Isotoopeilla on sama määrä protoneja, eli sama järjestysluku Z, mutta eri massaluku A. Tässä isotooppeja keskenään ovat 9 30 3 0 4Be ja 4 Be, 4Si,
LisätiedotCHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen, syksy 2019
CHEM-A1200 Kemiallinen rakenne ja sitoutuminen, syksy 2019 Vastuuopettaja Muut opettajat Kurssille ilmoittautuminen Kurssin kotisivu Yliopistonlehtori Eeva-Leena Rautama, Huone B 202a (vastaanottoajat:
LisätiedotMIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI
sivu 1/5 MIKSI ERI AINEET NÄYTTÄVÄT TIETYN VÄRISILTÄ? ELINTARVIKEVÄRIEN NÄKYVÄN AALLONPITUUDEN SPEKTRI Kohderyhmä: Kesto: Tavoitteet: Toteutus: Peruskoulu / lukio 15 min. Työn tavoitteena on havainnollistaa
LisätiedotLukion kemian OPS 2016
Lukion kemian OPS 2016 Tieteellisen maailmankuvan rakentuminen on lähtökohtana. muodostavat johdonmukaisen kokonaisuuden (ao. muutoksien jälkeen). Orgaaninen kemia pois KE1-kurssilta - yhdisteryhmät KE2-kurssiin
LisätiedotHavaitsevan tähtitieteen peruskurssi I
5. Ilmaisimet Lauri Jetsu Fysiikan laitos Helsingin yliopisto Ilmaisimet Ilmaisimet (kuvat: @ursa: havaitseva tähtitiede, @kqedscience.tumblr.com) Ilmaisin = Detektori: rekisteröi valon ja muuttaa käsiteltävään
Lisätiedot(Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen)
KE2-kurssi: Kemian mikromaalima Osio 1 (Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen) Monivalintatehtäviä 1. Etsi seuraavasta aineryhmästä: ioniyhdiste molekyyliyhdiste
LisätiedotValosähköinen ilmiö. Kirkas valkoinen valo. Himmeä valkoinen valo. Kirkas uv-valo. Himmeä uv-valo
Valosähköinen ilmiö Vuonna 1887 saksalainen fyysikko Heinrich Hertz havaitsi sähkövarauksen purkautuvan metallikappaleen pinnalta, kun siihen kohdistui valoa. Tarkemmissa tutkimuksissa todettiin, että
LisätiedotPUOLIJOHTEISTA. Yleistä
39 POLIJOHTEISTA Yleistä Pyrittäessä löytämään syy kiinteiden aineiden erilaiseen sähkön johtavuuteen joudutaan perehtymään aineen kidehilassa olevien atomien elektronisiin energiatiloihin. Seuraavassa
LisätiedotMekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:
Mekaaninen energia Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa Suppea energian määritelmä: Energia on kyky tehdä työtä => mekaaninen energia Ei
LisätiedotFy06 Koe 20.5.2015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7
Fy06 Koe 0.5.015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7 alitse kolme tehtävää. 6p/tehtävä. 1. Mitä mieltä olet seuraavista väitteistä. Perustele lyhyesti ovatko väitteet totta vai tarua. a. irtapiirin hehkulamput
LisätiedotJohdantoa/Kertausta. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?
Johdantoa/Kertausta MATERIAALIT JA TEKNOLOGIA, KE4 Mitä on kemia? Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi? Kaikissa kemiallisissa reaktioissa tapahtuu energian muutoksia, jotka liittyvät vanhojen
LisätiedotAURINKOSÄHKÖN HYÖDYNTÄMISMAHDOLLISUUDET SUOMESSA
AURINKOSÄHKÖN HYÖDYNTÄMISMAHDOLLISUUDET SUOMESSA Esityksen sisältö Johdanto aiheeseen Aurinkosähkö Suomen olosuhteissa Lyhyesti tekniikasta Politiikkaa 1 AURINKOSÄHKÖ MAAILMANLAAJUISESTI (1/3) kuva: www.epia.org
Lisätiedot