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Course Type (SWS)
Lecture: 2 │ Exercise: 2 │ Lab: 0 │ Seminar: 0
Exam Number: ZKA 41526
Type of Lecture: supported by PowerPoint presentations
Language: English
Cycle: WS
ECTS: 5
Exam Type Written Exam
assigned Study Courses
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Information
Beschreibung: In der Vorlesung steht die Messung und Simulation von Halbleiterbauelementen am Beispiel der Solarzelle im Vordergrund. Dazu werden zunächst die Grundlagen geschaffen, um die Physik der Solarzelle zu verstehen und sie beschreiben zu können. Dabei werden die wesentlichen physikalischen Größen identifiziert, die den Wirkungsgrad einer Solarzelle beeinflussen, nämlich Ladungsträgerlebensdauer und Beweglichkeit sowie der Absorptionskoeffizient. Im Folgenden werden dann verschiedene Methoden eingeführt und erklärt mit denen man diese Größen bestimmen kann. Die numerische Simulation der Solarzelle ist dabei oft nützlich, um bestimmte Messverfahren besser zu interpretieren und um den Einfluss von Parametern wie Lebensdauer und Beweglichkeit auf die Kennlinie und den Wirkungsgrad einer Solarzelle zu verstehen. Die Vorlesung schließt ab mit einer Einführung in aktuelle Schwerpunkte der Solarzellenforschung wie z.B. druckbare Solarzellen und Perowskit-Solarzellen.
Die Vorlesung richtet sich sowohl an Studenten, die die Vorlesung Photovoltaik von Dr. Benson bereits gehört haben, als auch an Studenten, die diese Vorlesung nicht oder noch nicht gehört haben.
Lernziele: Die Studenten werden in der Lage sein:
• die Funktionsweise einer Solarzelle zu erklären,
• Bänderdiagramme und quasi-Fermi Niveaus im Dunkeln und unter Beleuchtung zu verstehen und zu benutzen,
• den Unterschied zwischen geordneten (kristallinen) und ungeordneten (nanokristallinen oder amorphen) Halbleitern zu verstehen,
• Messmethoden zu kennen und zu erklären, die zur Untersuchung von Materialien, Schichten, Schichtstapeln und ganzen Bauelementen in der Photovoltaik genutzt werden,
• Solarzellen mit einer Software numerisch zu simulieren.
Literatur: • The Physics of Solar Cells, Jenny Nelson, Imperal College Press
• Physics of Solar Cells, Peter Würfel, WILEY-VCH
• Advanced Characterization Techniques for Thin-Film Solar Cells, D. Abou-Ras, T. Kirchartz, U. Rau (Eds.), Wiley-VCH
Vorleistung:
Infolink:
Bemerkung:
Description: The focus of this course will be on the measurement and simulation of semiconductor devices using the solar cell as an example. First, we will therefore establish the fundamentals of solar cell device physics before we will identify relevant physical quantities needed for the description of the solar cell. These physical quantities affecting solar cell efficiency are for instance the charge carrier lifetime and mobility as well as the absorption coefficient. In the following, we will then introduce and explain methods to measure these physical quantities. Numerical simulations are often useful to better interpret certain measurement techniques and to better understand the influence of parameters like lifetime and mobility on the current-voltage curve and the efficiency of a solar cell. The course finishes with an introduction into focus areas of current research like printable solar cells and perovskite-based solar cells.
The course is intended for both, students that have already attended the course Phovoltaics by Dr. Benson and for students that have not or not yet attended this course.
Learning Targets: The students will be able:
• to explain the working principle of a solar cell
• to understand and use band diagrams and quasi-Fermi levels in the dark and under illumination
• to explain the difference between ordered (crystalline) and disordered (nanocrystalline and amorphous) semiconductors
• to know and to explain measurement methods used to analyze materials, layers, layer stacks and devices used in photovoltaics
• to numerically simulate solar cells using a software.
Literature: • The Physics of Solar Cells, Jenny Nelson, Imperal College Press
• Physics of Solar Cells, Peter Würfel, WILEY-VCH
• Advanced Characterization Techniques for Thin-Film Solar Cells, D. Abou-Ras, T. Kirchartz, U. Rau (Eds.), Wiley-VCH
Pre-Qualifications:
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