^

Razpisani projekti

Vabimo študente, ki si želijo poleg rednega študija pridobiti še praktične izkušnje z delom v naših laboratorijih. Mentorji izmed profesorjev, asistentov in raziskovalcev vam nudimo razne izzive iz področja elektronike, optoelektronike in fotovoltaike. Oglasite se pri nas ali nas kontaktirajte na info@lpvo.fe.uni-lj.si.

Lahko pa si ogledate že izvedene projekte.

^

Učni komplet za fotovoltaiko

Fotovoltaika (PV) je že zelo uveljavljena tehnologija s področja obnovljivih virov energije in obeta se pospešena rast njene implementacije v naslednjih letih. Namen učnega kompletaje na zanimiv način prikazati principe delovanja PV-modulov, njihove glavne karakteristike in načine uporabe.

Učni komplet naj bi bil sestavljen iz aluminijaste konstrukcije, ki vsebuje potrebne nosilce in podlago in omogoča mehansko kompaktnost in prenosljivost kompleta, mini PV-modul (pomanjšan posnetek realnega PV-modula), merilnikIU-karakteristike PV-modula z elektronskim bremenom in sledilnikom maksimalne moči (MPPT), vir svetlobe (halogenski reflektor), temperaturna senzorja za meritev temperature PV-modula in temperature okolice in senzor moči vpadne svetlobe. PV-modul bi bil skonstruiran tako, da ima dosegljive vse kontakte celic preko konektorja, da je možno meriti napetost posamezne celice in vklapljat premostitvene diode, da se vidi njihov učinek ob senčenju. Prek USB vmesnika bi bil povezan z računalnikom za krmiljenje sistema, izvajanje meritev in nazoren prikaz rezultatov.

Mentor: izr. prof. dr. Marko Jankovec

^

Izdelava ročnega / pametnega merilnika sončnega sevanja

Zasnova in realizacija ročnega merilnika sončnega obsevanja z brezžično povezavo z računalnikom in mobilnim telefonom. Merilnik mora vsebovati referenčno sončno celico, možnost priklopa zunanjega temperaturnega senzorja, merilnik naklona naprave, prikazovalnik z osnovnimi informacijami (OLED, LCD) in možnost BT ali WiFi povezave z osebnim računalnikom in/ali mobilnim telefonom (opcijsko lokalno shranjevanje podatkov). Napajanje naprave preko baterije z nekajdnevno avtonomijo. V okviru naloge je potrebno razviti in sprogramirati merilno in komunikacijsko elektroniko ter programsko opremo za računalnik / mobilni telefon.

Mentor: izr. prof. dr. Marko Jankovec

^

Sistem za merjenje fotoluminiscence (perovskitnih) sončnih celic

Fotoluminiscenca (PL) je pojav, kjer s svetlobo vzbujamo elektrone v prevodni pas, vzbujeni elektroni pa nato ob direktni rekombinaciji z vrzelmi izsevajo svetlobo nazaj. Še posebej je izrazita pri direktnih polprevodnikih, kot so na primer perovskitni materiali v sončnih celicah ali drugih optoelektronskih gradnikih.

Obstaja več metod merjenja fotoluminescence, in sicer stacionarna (“steady-state” PL), prehodna (“transient” PL) in absolutna (“absolute” PL). Z meritvami spektralne porazdelitve izsevane svetlobe pri stacionarni metodi lahko hitro in učinkovito določimo kvaliteto absorpcijskega materiala in njegovo energijsko režo. Tranzienta metoda nam pomaga določiti življenjski čas elektronov (“lifetime”), absolutna pa kvantni izkoristek fotoluminiscence (“quantum yield”) in s tem razcep kvazi-Fermijevih energijskih nivojev (“quasi-Fermi level splitting”). Poznavanje in merjenje naštetega je ključno za nadaljnje izboljšave in rekorde na področju perovskitnih in drugih sončnih celic!

V sklopu magisterske naloge boste preučili fizikalno ozadje pojava fotoluminiscence v perovskitnih in drugih sončnih celicah ter zasnovali in postavili merilni sistem za merjenje stacionarne in absolutne fotoluminiscence. Sistem naj bo krmiljen npr. s programom LabView, osnovan pa je lahko na že obstoječih merilnih sistemih v laboratoriju za merjenje elektroluminiscence ter LBIC.

Mentor: dr. Marko Jošt

Slika: a) spektralna porazdelitev fotoluminiscence perovskitne sončne celice, kjer notranja slika prikazuje prostorsko porazdelitev iz fotoluminiscence preračunanega razcepa kvazi-Fermijevih energijskih nivojev. Vir: M. Jošt et al., “21.6%-Efficient Monolithic Perovskite/Cu(In,Ga)Se2 Tandem Solar Cells with Thin Conformal Hole Transport Layers for Integration on Rough Bottom Cell Surfaces,” ACS Energy Lett., Jan. 2019. b) elektroluminiscenca dveh perovskitnih sončnih celic pri različnih vsiljenih napetostih.

^

Nadgradnja merilnega sistema za merjenje IV karakteristike

Merjenje tokovno-napetostne (I-V) karakteristike je ena izmed osnovnih, a zelo pomembnih meritev sončnih celic in nam direktno pove, kakšna je učinkovitost pretvorbe iz svetlobne v električno energijo. Meritev se v principu opravi tako, da pri različnih vsiljenih napetostih pomerimo generirani tok sončne celice.

V sklopu magistrske naloge boste nadgradili ter v programskem okolju LabView avtomatizirali obstoječi merilni sistem za merjenje IV karakteristik sončnih celic. Napreden sistem naj bi omogočal nastavitev želene temperature, pri kateri bo nato zmožen avtomatično meriti več celic, tako zaporedno eno za drugo, kot tudi istočasno, in sicer pri obeh osnovnih pogojih osvetlitve – v temi ter pri referenčni osvetlitvi. Z ustreznim algoritmom mora omogočati tudi sledenje točke maksimalne moči (“maximum power point tracking” - MPPT). Za testiranje sistema in analizo delovanja sončnih celic pri različnih obratovalnih pogojih bodo na voljo različne perovskitne in druge sončne celice.

Mentor: dr. Marko Jošt

Slika: a) stekleni substrat na katerem je 6 perovskitnih sončnih celic, ki bi jih bilo potrebno meriti zaporedno drugo za drugo. b) že obstoječi LabView program za krmiljenje IV meritev.

^

Merilni sistem za modul iz perovskitnih sončnih celic

Hitremu vzponu učinkovitosti pretvorbe perovskitnih sončnih celic sledi sedaj testiranje dolgoročne življenjske dobe perovskitnih fotonapetostnih modulov. Električna testiranja so lahko opravljena pri nadzorovanih notranjih pogojih ali pri dejanskih zunanjih dejavnikih. Analiza življenjske dobe in mehanizmov degradacije pomaga pri načrtovanju dolgoročno stabilnih in zanesljivih modulov.

V sklopu magistrske naloge boste zasnovali in razvili merilni sistem za merjenje električnih katrakteristik modulov iz perovskitnih sončnih celic. Merilni sistem zahteva postavitev držala za več celic, ki bodo povezane v serijo, integracije že obstojecega sledilnika maksimalne moci (“MPP tracker”) ter krmilnega programa v okolju LabView, ki bo zagotavljal konstantno merjenje proizvedene električne moči. Moduli bodo nato podvrženi različnim stresnim situacijam, kot so UV svetloba, temperatura, vlaga, senčenje, ter redno pomerjeni. V analizo degradacije bodo vključene merilne metode, kot so merjenje tokovno-napetostne karakteristike, elektroluminiscence, LBIC, EQE in druge.

Mentor: dr. Marko Jošt

Slika: a) testna (silicijeva) sončna celica za merjenje vpliva vlage na učinkovitost pretvorbe. Celica je enkapsulirana, srednja rjava črta pa so merilniki vlage. b) analiza vpliva temperature in vlaznosti na degradacijo perovskitnih sončnih celic z metodo LBIC. Povzeto po Z. Song et al., “Investigation of degradation mechanisms of perovskite-based photovoltaic devices using laser beam induced current mapping,” in Thin Films for Solar and Energy Technology VII, 2015

^

Elektronski glasbeni inštrument - Theremin

Načrtajte in izdelajte elektronsko vezje Theremina, popularnega elektronskega glasbenega inštrumenta.

Potrebno je:

  • izbrati ustrezne komponente, poiskati ekvivalente za tiste, ki niso več dobavljive
  • simulirati podsklope v programu SPICE
  • načrtati in izdelati tiskano vezje
  • umeriti nihajne kroge in preizkusiti inštrument

Želeno predznanje:

  • načrtovanje elektronskih vezij (osnovno)
  • poznavanje linearnih vezij (osnovno)

Število študentov: 1

Zahtevnost (1-5): 3

Mentor: izr. prof. dr. Marko Jankovec

^

LED RGB krmilnik

Potrebno je načrtati in izdelati elektroniko, ki bo omogočala:

  • 24 PWM kanalov (8xR, 8xG, 8xR)
  • maksimalni tok po kanalu 1 A
  • Mikro USB priključek za programiranje
  • SPI vhod/izhod za povezovanje v verigo krmilnikov
  • 12 V napajanje

Vgrajeni program naj omogoča krmiljenje prek USB vmesnika poljubne enote, povezane v SPI verigo. Elektronika je lahko kopija ene od popularnih arduino platform za lažjo uporabo s strani končnih uporabnikov.

 Želeno predznanje:

  • načrtovanje elektronskih vezij (osnovno)
  • poznavanje mikrokrmilnikov (osnovno)
  • programiranje C (osnovno)

Število študentov: 1-2

Zahtevnost (1-5): 3

Iz projekta je možno izluščiti temo za eno diplomsko delo.

Mentor: izr. prof. dr. Marko Jankovec

^

LED osvetlitev za meritev fotoluminiscence PV modulov (prost)

Zasnova in realizacija 4 modulov z močnimi LED diodami (z napajalnikom in krmiljenjem) za vzbujanje fotoluminiscence na PV modulih. Preveritev in zagotovitev optimalne homogenosti osvetlitve?

Mentor: Matevž Bokalič