Informazioni generali

• Anno di corso: 2
• Semestre: 2
• CFU: 12

Docente responsabile

Francesca BRUNETTI

Andrea REALE

Obiettivi

Il corso si propone studiare i dispositivi ed i sistemi per l'energia e l'efficienza energetica. Nella prima parte del corso si prevede un'introduzione ai dispositivi per l'energia e nella seconda parte per l'efficienza energetica, andando a valutarne sia le metodologie di realizzazione che la loro caratterizzazione. Verranno presentate i diversi approcci per la realizzazione di sistemi energeticamente efficienti, con una introduzione al concetto di smart grid ed alle soluzioni di tipo "smart lighting".

Programma

Dispositivi e Sistemi per l'Energia

Richiami interazione luce-semiconduttore: processi di assorbimento
 

Fotovoltaico (prof. Brunetti, 2 settimane):

• introduzione ai sistemi fotovoltaici
• realizzazione di dispositivi di nuova generazione
• tecniche di misura
• stabilità e certificazione
• strategie di frontiera

Termoelettrici (Prof. Reale, 1 settimana)

• Introduzione
• Parametri caratteristici
• Caratterizzazione in laboratorio

Cenni su Eolico, Idroelettrico, Biomasse (Prof. Brunetti, 1 settimana)

• Introduzione
• Sistemi mini-eolici, Mini-idroelettrico
• Generalità sulle biomasse

Accumulo (Prof. Brunetti, 1 settimana)

• L'accumulo di energia: le batterie
• Parametri funzionali
• Metodologie di realizzazione e caratterizzazione 

Efficienza Energetica

Introduzione all'efficienza energetica

Efficienza energetica per illuminazione (Prof. Brunetti, 2 settimane)

• Richiami interazione luce-semiconduttore: processi di ricombinazione
• LED: Sorgenti ottiche ad alta efficienza energetica
• - Materiali e soluzioni tecnologiche, efficienza quantica, caratteristiche spettrali
• - Caratterizzazione di LED come sorgenti ottiche: la misura di spettro di emissione con uscita analizzatore di spettro ottico e le caratteristiche P-I
• - Misure di colorimetria
• Progettazione di sistema integrato di illuminazione (sorgenti, generatori accumulo)

Efficienza energetica nei dispositivi: il thermal management (Prof. Reale, 1 settimana)

• Materiali
• Packaging
• Caratterizzazione della dissipazione termica
• Affidabilità nei dispositivi

Efficienza energetica per le comunicazioni (Prof. Reale, 2 settimane)

• Introduzione
• Dispositivi ad alta efficienza per le comunicazioni
• Esempi di sistemi di comunicazione ad alta efficienza (PON, FreeSpace Optics, etc)

Smart grid (Prof. Brunetti, 1 settimane)

• Introduzione
• Cenni sulla gestione delle reti per l'energia

Efficienza enegetica nei processi tecnologici (Prof. Reale, 1 settimana)

• Introduzione
• Principi di funzionamento dei vari tipi di laser applicati all'industria
• Laser processing per materiali e dispositivi

Progettazione di sistemi integrati hardware/software per la misura
LABVIEW ACADEMY (32 ore CLAD 1&2)
(Prof, Reale, 2 settimane CLAD 1)
( Dr. Cinà, Dr. Ulisse, 2 settimane CLAD 2)

Esercitazioni

1. Fabbricazione e caratterizzazione di celle solari
   celle solari polimeriche
   misure elettriche
   IPCE: misura dell'efficienza quantica esterna
   spettrofotometro: assorbanza
2. Materiali e dispositivi termoelettrici
   Celle Peltier ed effetto Seebeck
3. Batterie
   monitoraggio e diagnosi
4. LED
   spettri di emissione
   caratteristiche I-V e P-V
   colorimetria
5. Analisi della dissipazione termica in dispositivi di potenza
   correlazione temperatura - spettro di assorbimento
   Misura del coeff. di assorbimento mediante Fotoconduttanza
   Applicazione all'analisi termica dei dispositivi
6. Dispositivi ottici per sistemi di tlc ad alta efficienza
   rigenerazione ottica: amplificatori ottici SOA ed EDFA
   risagomatura: Modulatori
   Mode locking
   Effetti non lineari ed applicazioni: sistemi 3R (Rigenerazione, Reshaping, Retiming)
7. Laser processing e celle solari
   Processi di lavorazione laser per celle solari
8. Automazione delle misure: LABVIEW
   Ambiente Labview
   Applicazione: sviluppo di interfaccia di strumento virtuale
   CLAD 1
   CLAD 2

Eventuali propedeuticità

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Testi di riferimento

• Ebeling, “Integrated Optoelectronics”, Sprinter Verlag, Berlino
• Reale, Di Carlo, Lugli “Appunti di Optoelettronica, vol.1, Fibre Ottiche e Componenti a Semiconduttore”, Aracne Editrice, Roma
• Di Carlo, Lugli “Appunti di Optoelettronica, vol.2, “I Materiali Semiconduttori”, Aracne Editrice, Roma
• Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, Edited by Antonio Luque and Steven Hegedus, WILEY

Modalità d'esame