Séance de cours

Transport et recombinaison

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Dans cours

MICRO-566: Large-area electronics: devices and materials

Introduction to the physical concepts involved in the description of optical and electronic transport properties of thin-film semiconductor materials found in many large-area applications (solar cells, displays, imagers, etc) and introduction to the physic ...

Description

Cette séance de cours porte sur les processus de transport et de recombinaison dans les matériaux électroniques à grande surface, en mettant l'accent sur des sujets tels que la recombinaison dans les liaisons de serrage, la représentation de l'état de charge, la recombinaison dans les a-Si:H dopés et nonopés, la recombinaison totale, la conductivité foncée, la photoconductivité primaire et secondaire, la densité des défauts, la conductivité de piégeage et la photoconductivité transitoire. L'instructeur discute de diverses techniques de caractérisation, notamment la photoconductivité à l'état d'équilibre, la mesure constante des photocourants et la spectroscopie transitoire des photocourants, soulignant l'importance de comprendre les mécanismes de recombinaison dans différents matériaux semi-conducteurs.

Enseignant·e·s (2)

Christophe Ballif

Christophe Ballif is director of the Phototovoltaics and Thin Film Electronics Laboratoryb) (PV-Lab at the institute of microengineering (IMT) in Neuchâtel (part of the EPFL since 2009). The lab focus is on the science and technology of high efficiency heterojunction crystalline cells,so-called passivating contacts for solar cells, multi-junction solar cells include novel generation Perovskite on innovative optical high speed detector and on various macroelectronics application. It also deals with energy management with a focus on integration of solar electricity into the energy system. The PV-Lab has strongly contributed to technology transfer and industrialization of novel devices and full technology with numerous companies. Christophe Ballif graduated as a physicist from the EPFL in 1994, where he also obtained in 1998 his Phd degree working on novel PV materials. He accomplished his postdoctoral research at NREL (Golden, US) on compound semiconductor solar cells (CIGS and CdTe). He worked then at the Fraunhofer ISE (Ge) on crystalline silicon photovoltaics (monocrystalline and multi-crystalline) until 2003 and then at the EMPA in Thun (CH) before becoming full professor at the University of Neuchâtel IMT in 2004, taking over the chair of Prof. A. Shah. Since 2013, C.Ballif is also the director of the new CSEM PV-Center, also located in Neuchâtel. The CSEM PV-Center is focussing more on industrialisation and technology transfer in the field of solar energy, including solar electricity management and storage. At the core of the CSEM PV-center activities lies several "pilot lines" for various kinds of solar cells manufacturing, with a focus coating technologies, wet chemistry processes for crystalline silicon, metalisation techniques for solar cells, and a platform for developing "ideal packaging solutions and polymers" for PV modules. In addition, joined facitilites between CSEM and EPFL of over 800 m2 are available for modules manufacturing, measuring and accelerated aging. CSEM PV-center has also full team dedicated to storage and energy systems and operates a joined center with BFH in Biel for research on electrochemical storage. He (co-) authored over 500 journal and technical papers, as well as several patents. He is an elected member of the SATW, member of the scientific council of the Swiss AEE, and member of the board of the EPFL Energy center. In 2016, he recieved the Becquerel prize for his contributions to the field of high efficiency photovoltaics.

Franz-Josef Haug

I studied Physics between 1990 and 1996 at the Universities of Ulm (Germany) and Waikato (New Zealand). While specializing mostly on Theoretical Physics and Quantum Theory during my studies, I turned towards Experimental Physics for a graduate work on gas-phase epitaxy of silicon. After that, I pursued a PhD program at ETH Zürich (Switzerland), studying Cu(In,Ga)Se2 solar cells. As PostDoc, I went to EMPA (Switzerland) to work on plasma processes for hard coatings of TiN and to the Jülich Research Centre in Germany to study light scattering ZnO front contacts for solar cells. In 2005 I joined the Institute of Microengineering (IMT) at the University of Neuchatel to lead a research group on thin film silicon solar cells within the PV-Lab. In 2009 the IMT was integrated into EPFL. My main research interests are optics, charge transport in semiconductors and renewable energy in general. My current work is devoted to passivating contacts for crystalline silicon solar cells, using thin silicon films as contact layers. In 2015 I was appointed Maitre d'Enseignement et Recherche (Senior Lecturer and Scientist) and member of the Faculty of STI. From 2013 to 2015 I was member of the EFPL Teachers Council (CCE) and from 2016 and 2018 I was elected into the Council of the Engineering School (CF-STI). In 2020 I was elected to become a member of CF-STI. My main objective for the legislature is to represent the role of EPFL's intermediate staff and to raise the awareness for concerns of the satellite campuses.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique de la matière condensée: Physique du solide

Concepts associés (32)

Semi-conducteur

Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un isolant, mais pour lequel la probabilité qu'un électron puisse contribuer à un courant électrique, quoique faible, est suffisamment importante. En d'autres termes, la conductivité électrique d'un semi-conducteur est intermédiaire entre celle des métaux et celle des isolants. Le comportement électrique des semi-conducteurs est généralement modélisé, en physique de l'état solide, à l'aide de la théorie des bandes d'énergie.

Schottky defect

A Schottky defect is an excitation of the site occupations in a crystal lattice leading to point defects named after Walter H. Schottky. In ionic crystals, this defect forms when oppositely charged ions leave their lattice sites and become incorporated for instance at the surface, creating oppositely charged vacancies. These vacancies are formed in stoichiometric units, to maintain an overall neutral charge in the ionic solid. Schottky defects consist of unoccupied anion and cation sites in a stoichiometric ratio.

Défaut cristallin

vignette|Défauts ponctuels vus au MET (a, atome de S substitué par Mo) et lacunes (b, atomes de S manquants). Echelle barre: 1 nm. Un 'défaut cristallin' est une interruption de la périodicité du cristal. La périodicité d'un cristal représente la répétition régulière des positions atomiques dans les trois directions de l'espace. Les motifs réguliers sont interrompus par des défauts cristallographiques. Ils peuvent être ponctuels (dimension 0), linéaires (dimension 1), planaires (dimension 2) ou volumiques (dimension 3).

Défaut ponctuel

En cristallographie, les défauts ponctuels sont des défauts dans l'organisation des cristaux qui ne concernent que des nœuds isolés. Le cristal parfait est un empilement régulier et infini d'atomes, ions ou molécules. Considérons le cas simple d'un cristal atomique ou ionique. Un défaut ponctuel typique est l'absence d'un atome (lacune), la présence d'un atome du réseau entre les atomes (défaut interstitiel), la présence d'un atome étranger entre les atomes du réseau (solution solide interstitielle) ou à la place d'un atome du réseau (solution solide de substitution).

Composant semi-conducteur

vignette|Aperçu de quelques dispositifs semi-conducteurs encapsulés Un composant semi-conducteur est un composant électronique dont le fonctionnement repose sur les propriétés électroniques d'un matériau semi-conducteur (principalement le silicium, le germanium et l'arséniure de gallium, ainsi que des semi-conducteurs organiques). Sa conductivité se situe entre les conducteurs et les isolants. Les composants semi-conducteurs ont remplacé les tubes à vide dans la plupart des applications.

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Modèle d'obligations faibles: Défauts dans les matériaux électroniques

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