The language was changed to English.

Course Type (SWS)
Lecture: 2 │ Exercise: 1 │ Lab: 0 │ Seminar: 0
Exam Number: ZKA 40281
Type of Lecture:

supported by PowerPoint presentations and the internet

Language: German/English
Cycle: SS
ECTS: 4
Exam Type Oral Exam (45 min.)
assigned Study Courses
assigned People
assigned Modules
Information
Beschreibung:

In dieser Vorlesung werden die Grundlagen der Photovoltaik bis hin zum vertieften Verständnis einzelner Zellkonzepte behandelt. Die Grundlagen schließen das wirtschaftliche Potenzial der Technologie, das Sonnenspektrum, Ladungsträger Generations- und Transportmechanismen in organischen wie anorganischen Halbleitern sowie die Funktionsweise des pn-Übergangs mit ein. Vertieft werden diese Inhalte hinsichtlich der allgemeinen elektrischen Solarzellenfunktionalität, Verlustmechanismen und Begrenzungen in der Konversionseffizienz. Weiterhin wird im Speziellen auf Solarzellen der 1. Generation: Si und µ-Si, der 2. Generation: a-Si, organische und Graetzelzellen sowie auf Solarzellen der 3. Generation: Tandem Zellen eingegangen.

Lernziele:

Die Studenten sind in der Lage:
• Das Energiegenerationspotential der Technologie zu erklären
• Den Ursprung des photovoltaischen Effekts allgemein und die Funktionsweise einer Solarzelle an konkreten Materialsystemen zu erklären, unter zu Hilfenahme von quasi-Fermi Niveaus und standard Transportmodellen.
• Generations und Rekombinations-mechanismen zu erklären.
• Begrenzungen in der maximalen Konversionseffizienz zu erklären und hierbei zwischen materialbedingten, prozessbedingten und strukturbedingten Begrenzungen zu unterscheiden
• Solarzellen elektro-optisch zu charakterisieren und die Ergebnisse mit Hilfe von standard Ersatzschaltbildern zu Interpretieren.
• Solarzellen der drei Generationen zu unterscheiden, deren Funktionsweise zu beschreiben und deren Vor- und Nachteile zu erklären.

Literatur:

• The Physics of Solar Cells, Jenny Nelson, Imperal College Press
• Physics of Semiconductor Device, S.M. Sze and K.K. NG, WILEY-Interscience
• Physics of Solar Cells, Peter Würfel, WILEY-VCH
• Organic Molecular Solids, Markus Schwoerer and Hans Christoph Wolf, WILEY-VCH
• Solid State Physics, Harald Ibach and Hans Lüth, Springer

Vorleistung:
Infolink:
Bemerkung:
Description:

This lecture deals with the photovoltaic basics, as well as an in depth understanding of selected solar cell concepts. The basics include the market potential of the photovoltaic technology, the solar spectrum, charge carrier generation and transport mechanisms in organic / inorganic semiconductors, as well as the working principle of the classical pn-junction. Emphasis is also placed on the general electrical solar cell functionality, loss mechanisms and limitations with respect to the power conversion efficiency. Specifically solar cells of the 1st generation: Si and µ-Si, the 2nd generation: a-Si, organic and Graetzel cells as well as solar cells of the 3rd generation: tandem cells are discussed.

Learning Targets:

The students are able:
• to describe the energy generation potential of this technology.
• to describe the origin of the photovoltaic effect, as well as the working principle of solar cells using concrete material systems, quasi Fermi levels as well as standard transport models.
• to describe generation and recombination mechanisms.
• to describe limitations of the max. obtainable power conversion efficiency and be able to differentiate between material, process and design limitations.
• to characterize solar cells electro-optically and are able to interpret their findings using standard equivalent circuits.
• to differentiate between solar cells of the three generations, are able to describe their working principle as well as their advantages and disadvantages.

Literature:

• The Physics of Solar Cells, Jenny Nelson, Imperal College Press
• Physics of Semiconductor Device, S.M. Sze and K.K. NG, WILEY-Interscience
• Physics of Solar Cells, Peter Würfel, WILEY-VCH
• Organic Molecular Solids, Markus Schwoerer and Hans Christoph Wolf, WILEY-VCH
• Solid State Physics, Harald Ibach and Hans Lüth, Springer

Pre-Qualifications:
Info Link:
Notice: