Drodzy Studenci,


 

W ramach realizowanego w Uniwersytecie Jagiellońskim projektu ZintegrUJ – Kompleksowy Program Rozwoju Uniwersytetu Jagiellońskiego, finansowanego z funduszy Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, przedstawiamy Wam propozycję uczestnictwa w bloku zajęć mających za zadanie zdobycie/poszerzenie wiedzy z zakresu należącego do jednego z największych wyzwań stojących przed ogólnie pojętą nanotechnologią tj. znalezieniem układów o odpowiednich właściwościach do zastosowania jako odnawialne źródła energii oraz elementy do budowy szybkich pamięci o niskim poborze mocy (elektronika memrystorowa).

Blok składa się z dwóch kursów: Fotowoltaika III generacji – teoria i praktyka oraz Pracownia Badań Materiałów III – materiały memrystywne. Poniżej znajdziecie opisy celów oraz harmonogramów realizacji tych bloków zajęć. Proponowane przez nas moduły kształcenia nie są objęte planem studiów i przyznane punkty ECTS, nie mogą być wykorzystane do zaliczenia Waszego roku studiów.

Rejestracja na kursy trwa na stronach USOS.


 

Serdecznie zapraszamy,

Dr hab. Jakub Rysz

Prof. dr hab. Franciszek Krok

 

 

Rejestracja przez system USOSweb: 31.01.2020

 

 

 

Obszar nauk przyrodniczo-ścisłych: Moduł Fotowoltaika III generacji - teoria i praktyka


Jednostka realizująca moduł: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej

 

Wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną związany z szybkim rozwojem naszej cywilizacji oraz większa świadomość na temat zamian klimatu wywołanych emisją gazów cieplarnianych jest motorem napędowym poszukiwań nowych czystych źródeł energii. Jednym z kierunków jest próba wykorzystania energii jaka dociera do naszej planety ze Słońca. Chociaż baterie słoneczne znane są od dawna jednak stopień ich wykorzystania jest wciąż niewielki. Wiąże się to między innymi z dużymi kosztami produkcji powszechnie znanych krzemowych ogniw fotowoltaicznych, tak zwanych ogniw I generacji. Alternatywą mogą być tutaj ogniwa cienkowarstwowe tak zwane ogniwa III generacji. Są to najczęściej urządzenia hybrydowe o strukturze cienkowarstwowej łączące materiały organiczne i nieorganiczne.

Celem kursu „Fotowoltaika III generacji – teoria i praktyka” jest zapoznanie studentów z technologią ogniw fotowoltaicznych III generacji zarówno od stronny teoretycznej jak również praktycznej. W ramach zajęć każdy z uczestników poza udziałem w wykładach będzie miał okazję samodzielnie wytworzyć i scharakteryzować ogniwo III generacji. Zaproszenie do udziału w prowadzeniu zajęć przez osoby pracujące w firmach zajmujących się rozwojem i wdrażaniem tej technologii pozwoli uczestnikom kursu na zapoznanie się również z aspektami prawnymi i ekonomicznymi wprowadzania innowacyjnych technologii w dziedzinie czystej energii. Najlepsi uczestnicy kursu będą mieli okazję również odbyć praktyki wakacyjne w działach R&D firm zajmujących się fotowoltaiką III generacji.


 

Moduł będzie prowadzony w języku polskim

Liczba godzin modułu: 95 godzin w tym 75 godz. kontaktowych i 20 godz. praca własna studenta
Liczba uczestników w ramach jednego naboru dla modułu: 10
Liczba grup w ramach jednego naboru: 1
Liczba naborów: 3
Liczba uczestników ogółem: 30
Opracowanie modułu: październik - listopad 2018
Realizacja modułu: lata akademickie 2018/2019, 2019/2020, 2020/2021

Celem modułu jest zapoznanie studentów kierunków ścisłych (fizyka, zaawansowane materiały
i nanotechnologie, chemia) z teoretycznymi i praktycznymi problemami związanymi z produkcją
i zastosowaniem urządzeń fotowoltaicznych III generacji. Kształcenie w ramach modułu przygotuje przyszłych specjalistów na potrzeby dynamicznie rozwijającego się segmentu rynku energetyki słonecznej i wytwarzania ogniw fotowoltaicznych. Cykl wykładów wprowadzi uczestników zajęć
w nową tematykę od strony teoretycznej i przygotuje ich do zajęć praktycznych, które zakończą się wytworzeniem własnych ogniw fotowoltaicznych. Całość uzupełnią informacje przekazane przez praktyków – osoby na co dzień zajmujące się wdrażaniem i rozwojem nowych technologii na potrzeby rynku energetyki słonecznej.

Opis modułu:

Zajęcia będą odbywały się w formie wykładów, spotkań z przedsiębiorcami oraz laboratoriów. Podczas zajęć studenci będą zdobywać wiedzę teoretyczną i praktyczną zarówno z zakresu podstaw działania urządzeń fotowoltaicznych, metod ich wytwarzania i charakteryzacji oraz ekonomicznych
i prawnych aspektów wdrażania i rozwoju technologii ogniw słonecznych.

Tematycznie wykłady zostały podzielone na:

  1. Cykl wykładów będący przeglądem metod wytwarzania energii wykorzystywanych obecnie
    i będących w fazie badań laboratoryjnych

  2. Cykl wykładów dotyczących podstaw działania i wytwarzania ogniw słonecznych, ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń organicznych i hybrydowych

  3. Cykl wykładów dotyczących praktycznych, ekonomicznych i prawnych aspektów technologii ogniw słonecznych prowadzonych przez przedstawicieli firm zajmujących się rozwojem tej technologii i jej wdrażaniem 


 

Podczas zajęć laboratoryjnych studenci będą mogli zapoznać się w praktyce z metodami tworzenia i charakteryzacji ogniw fotowoltaicznych III generacji, pracy w laboratorium typu clean-lab, wytwarzania próbek w atmosferze gazów obojętnych (glovebox), zapoznanie się
z nowoczesnymi technikami badawczymi, takimi jak mikroskopia sił atomowych (AFM), skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM), spektrometria mas jonów wtórnych (SIMS), spektroskopia Ramana:

    1. Wyznaczanie sprawności oraz badanie kwantowej wydajności ogniw słonecznych (metody: pomiary krzywych U-I, pomiary spektroskopowe)

    2. Charakteryzacja warstw tworzących ogniwa słoneczne III generacji (metody: SEM, mikroskopia AFM, SIMS, spektroskopia Ramana)

    3. Tworzenie i kontrola jakości ogniw DSSC (metody: sitodruk, mikroskopia SEM, mikroskopia AFM)

    4. Tworzenie i charakteryzacja polimerowych ogniw słonecznych (metody: spincoating, mikroskopia AFM, SIMS)


 

Warunkiem zaliczenia będzie wykonanie projektu, w ramach którego studenci będą mieli za zadanie wykonać własne ogniwo oraz przeprowadzić jego pełną charakteryzację.

Najlepsi uczestnicy kursu zostaną skierowani na płatne praktyki w laboratoriach firm zajmujących się badaniami nad rozwojem ogniw fotowoltaicznych.


 


 


 

Obszar nauk przyrodniczo-ścisłych: Moduł Pracownia Badań Materiałów III – materiały memrystywne


Jednostka realizująca moduł: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej

 

Szybki rozwój nowych technologii, prowadzących do miniaturyzacji urządzeń wykorzystywanych w życiu codziennym powoduje ogromne zapotrzebowanie na znalezienie materiałów wykazujących odpowiednie właściwości w nanoskali i jest jednym z największych wyzwań stojących przed ogólnie pojętą nanotechnologią. Na dzień dzisiejszy takim wyzwaniem jest potrzeba znalezienia układów o odpowiednich właściwościach do zastosowania jako jednostki pamięci czy układy logiczne w elektronice oraz materiały do budowy odnawialnych źródeł energii. W tym kontekście, tlenki metali przejściowych są grupą materiałów wykazujących pożądane właściwości. Są one stosowane w wielu dziedzinach, takich jak przetwarzanie i magazynowanie energii, w produkcji wyświetlaczy, sensorów, oraz w katalizie. Przyczyną takiej różnorodności jest możliwość kształtowania ich właściwości fizyko-chemicznych poprzez kontrolę stopnia zdefektowania, wywołanymi reakcjami redukcji i utleniania.

Podczas kursu Pracownia Badań Materiałów III - materiały memrystywne uczestnicy skupią się na charakteryzacji właściwości fizyko-chemicznych tytanianu strontu, SrTiO3, kryształu o strukturze perowskitu, który przyciąga w ostatnich latach ogromną uwagę jako prototyp materiału o właściwościach memrystywnych [1,2]. Jego właściwości elektronowe będą modyfikowane i kontrolowane w procesie temperaturowo indukowanej redukcji. W tym procesie, poprzez desorpcję atomów tlenu, w obszarze powierzchniowym kryształu powstają wakancje tlenowe prowadzące do zmian walencyjności jonów tytanu i w konsekwencji do zmian właściwości elektrycznych kryształu tzw. przejścia izolator-metal. Dodatkowo, jeśli proces redukcji termicznej będzie prowadzony w warunkach obniżonego ciśnienia parcjalnego tlenu w pobliżu powierzchni kryształów otrzymywane będą przewodzące nanodruty powierzchniowe z tlenku tytanu - TiO.

W celu pełnej charakteryzacji badanych układów uczestnicy kursów wykorzystywać będą duży wachlarz technik badawczych, w tym: skaningową mikroskopię skanującej sondy (SPM) w trybach AFM, LC-AFM, KPFM, TM-AFM, STM; metody elektronowe: SEM, AES, EDX; oraz metody dyfrakcyjne: LEED, RHEED, SEM-EBSD.

Technologia pamięci masowych wymaga stworzenia w materiale memrystywnym komórek zapamiętujących pojedyncze bity informacji. Struktury takie wytwarza się z wykorzystaniem procesów litograficznych. W trakcie zajęć studenci będą mieli również okazję zapoznania się z metodami litograficznymi w tym tworzenia struktur poprzez wytrawianie materiału i nanoszenie kontaktów.


 


 

Moduł będzie prowadzony w języku polskim

Liczba godzin modułu: 70 godzin w tym 50 godz. kontaktowych i 20 godz. praca własna studenta
Liczba uczestników w ramach jednego naboru dla modułu: 10
Liczba grup w ramach jednego naboru: 2
Liczba naborów: 3
Liczba uczestników ogółem: 30
Opracowanie modułu: październik - listopad 2018
Realizacja modułu: lata akademickie 2018/2019, 2019/2020, 2020/2021

Celem modułu jest zapoznanie studentów kierunków ścisłych (fizyka, zaawansowane materiały
i nanotechnologie, chemia) z teoretycznymi i praktycznymi problemami związanymi z produkcją
i zastosowaniem urządzeń memrystywnych.

Zajęcia będą odbywały się w formie ćwiczeń laboratoryjnych. Podczas zajęć studenci będą zdobywać praktyczną wiedzę z zakresu należącego do jednego z największych wyzwań stojących przed ogólnie pojętą nanotechnologią, tj. znalezieniem układów o odpowiednich własnościach do zastosowania jako jednostki pamięci. W tym kontekście, badane będą tlenki metali przejściowych (takich jak TiO2, HfO2 czy SrTiO3) wykazujące właściwości memrystywne, które są kandydatami do budowania komputerów o niskim poborze mocy, wykorzystujących układy pamięci konstruowane
w oparciu o efekt przełączania rezystywnego (ReRAM).

Podczas zajęć laboratoryjnych studenci będą mogli zapoznać się w praktyce z metodami tworzenia i charakteryzacji nanoukładów tlenkowych, wytwarzanych w wyniku procesu wygrzewania kryształów tlenkowych w warunkach ultra wysokiej próżni (UHV) oraz zapoznają się z nowoczesnymi technikami badawczymi do charakteryzacji właściwości materiałowych w nanoskali, takimi jak mikroskopia sił atomowych (AFM) i skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM). Technologia pamięci masowych wymaga stworzenia w materiale memrystywnym komórek zapamiętujących pojedyncze bity informacji. Struktury takie wytwarza się z wykorzystaniem procesów litograficznych. W trakcie zajęć studenci będą mieli również okazję zapoznania się z metodami litograficznymi, w tym tworzenia struktur poprzez wytrawianie materiału i nanoszenie kontaktów.

Warunkiem zaliczenia będzie wykonanie projektu, w ramach, którego studenci będą mieli za zadanie otrzymać własny nanoukład tlenkowy oraz przeprowadzić jego pełną charakteryzację. Drugie zadanie będzie wymagało zaprojektowania i przeprowadzenia procesu fotolitografii oraz scharakteryzowania otrzymanych struktur.

 

 

 

Strona Programu ZintegrUJ