Séance de cours

Photovoltaïque: fondamentaux et efficacité

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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 couvre les fondamentaux du photovoltaïque, y compris l'effet photovoltaïque découvert par Edmund Becquerel en 1839, le processus d'absorption dans les semi-conducteurs, l'optimisation du bandgap pour l'efficacité spectrale, la séparation des trous d'électrons dans les cellules solaires et la limite Shockley-Queisser. Il traite également des facteurs d'efficacité tels que le facteur de remplissage, la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit, ainsi que des limites d'efficacité pratiques et théoriques. La séance de cours se termine par des sujets avancés comme les cellules solaires multijonction et la disponibilité de matériaux pour le photovoltaïque.

Enseignant·e·s (2)

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.

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.

Source officielle

Proximité ontologique

Génie énergétique

Solar power: Topics in solar power

Concepts associés (32)

Solar cell research

There are currently many research groups active in the field of photovoltaics in universities and research institutions around the world. This research can be categorized into three areas: making current technology solar cells cheaper and/or more efficient to effectively compete with other energy sources; developing new technologies based on new solar cell architectural designs; and developing new materials to serve as more efficient energy converters from light energy into electric current or light absorbers and charge carriers.

Cellule photovoltaïque

Une cellule photovoltaïque, ou cellule solaire, est un composant électronique qui, exposé à la lumière, produit de l’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. La puissance électrique obtenue est proportionnelle à la puissance lumineuse incidente et elle dépend du rendement de la cellule. Celle-ci délivre une tension continue et un courant la traverse dès qu'elle est connectée à une charge électrique (en général un onduleur, parfois une simple batterie électrique).

Panneau solaire

Le terme « panneau solaire » peut faire référence à plusieurs concepts liés à l'énergie solaire : capteur solaire photovoltaïque : aussi appelé panneau solaire photovoltaïque, convertit le rayonnement solaire en électricité par effet photovoltaïque ; capteur solaire thermique : aussi appelé panneaux solaire thermique, convertit le rayonnement solaire en chaleur et la transfère à un fluide caloporteur ; panneau photovoltaïque thermique : combinaison des deux précédents ; panneau solaire aérothermique : métho

Cellule photovoltaïque organique

vignette|On peut apercevoir les cellules photovoltaïques organiques Les cellules photovoltaïques organiques sont des cellules photovoltaïques dont au moins la couche active est constituée de molécules organiques. Leur développement constitue une tentative de réduction du coût de l'électricité photovoltaïque, sans conteste la principale barrière pour cette technologie, mais on espère aussi qu'elles seront plus fines, flexibles, faciles et moins chères à produire, tout en étant résistantes.

Film photovoltaïque

Un film photovoltaïque ou cellule solaire en couche mince ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour ) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).

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Séances de cours associées (64)

Photovoltaïque

Couvre les principes du photovoltaïque, y compris le processus d'absorption, l'importance du bandgap et la séparation des paires de trous d'électrons.

Traitement de cellules standard : PERC, PERL et PERT

Explore les techniques standard de traitement des cellules solaires au silicium, y compris les structures PERC, PERL et PERT, en mettant l'accent sur l'efficacité et les défis de fabrication.

Cellules solaires à haute efficacité

Explore les cellules solaires à haut rendement, y compris les jonctions C-Si et III-V, la croissance épitaxiale et la recombinaison de contact arrière.

Formation du champ d'arrière-surface d'Al

Couvre la formation du champ de surface arrière de l'Al dans les cellules solaires en silicium cristallin, explorant la fusion de l'Al, la dissolution du Si, la formation de liquide eutectique, et plus encore.

Absorption cristalline de silicium

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