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 couvre les mécanismes de transport et de recombinaison dans les semi-conducteurs cristallins et désordonnés, y compris le transport de charge, la génération, la recombinaison, les pièges et les centres de recombinaison. Il explique les différents modèles de recombinaison, comme Shockley-Read-Hall, et l'application aux semi-conducteurs non dégénérés. Le concept des niveaux quasi Fermi et leur rôle dans la description des densités de porteurs libres hors équilibre sont également discutés.

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.

Dopage (semi-conducteur)

Dans le domaine des semi-conducteurs, le dopage est l'action d'ajouter des impuretés en petites quantités à une substance pure afin de modifier ses propriétés de conductivité. Les propriétés des semi-conducteurs sont en grande partie régies par la quantité de porteurs de charge qu'ils contiennent. Ces porteurs sont les électrons ou les trous. Le dopage d'un matériau consiste à introduire, dans sa matrice, des atomes d'un autre matériau. Ces atomes vont se substituer à certains atomes initiaux et ainsi introduire davantage d'électrons ou de trous.

Génération (sciences sociales)

vignette|redresse|Rupture entre les générations (Oran, Algérie, 2015). La génération est un concept en sciences sociales utilisé en démographie pour désigner une sous-population dont les membres, ayant à peu près le même âge ou ayant vécu à la même époque historique, partagent un certain nombre de pratiques et de représentations du fait de ce même âge ou de cette même appartenance à une époque.

Niveau de Fermi

Le niveau de Fermi est une caractéristique propre à un système qui traduit la répartition des électrons dans ce système en fonction de la température. La notion de niveau de Fermi est utilisée en physique et en électronique, notamment dans le cadre du développement des composants semi-conducteurs. Concrètement, le niveau de Fermi est une fonction de la température mais il peut être considéré, en première approximation, comme une constante, laquelle équivaudrait alors au niveau de plus haute énergie occupé par les électrons du système à la température de .

Génération grandiose

La génération grandiose est une appellation désignant les personnes nées aux États-Unis entre 1905 et 1925. Cette expression a été forgée par le journaliste Tom Brokaw pour décrire la génération ayant grandi durant la Grande Dépression aux États-Unis, puis qui a combattu durant la Seconde Guerre mondiale, ainsi que ceux qui ont fourni une contribution matérielle décisive à l'effort de guerre par leur productivité. Tom Brokaw, The Greatest Generation, New York, Random House, 1998, 464 p..

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Séances de cours associées (64)

Génération et recombinaison

Explore les concepts fondamentaux de la génération et de la recombinaison dans les semi-conducteurs pour les dispositifs photovoltaïques.

Équations de continuité en physique des semi-conducteurs

Couvre les équations de continuité en physique des semi-conducteurs, en se concentrant sur la conservation de la charge et le comportement des porteurs de charge dans des conditions de non-équilibre.

Génération et recombinaison

Couvre les fondamentaux des appareils photovoltaïques, en mettant l'accent sur les processus de production et de recombinaison dans les semi-conducteurs.

Équations des cellules solaires

Couvre les équations fondamentales et les concepts des cellules solaires, y compris la courbe IV sombre, les diagrammes de bande, l'injection de porteurs et le photocourant.

Transport et recombinaison

Explore le transport, la génération et la recombinaison dans les semi-conducteurs, couvrant les conductivités de dérive et de diffusion, les mécanismes de piégeage, divers canaux de recombinaison, et le rôle des pièges et des centres de recombinaison.

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Concepts associés (32)

Semi-conducteur

Dopage (semi-conducteur)

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Niveau de Fermi

Génération grandiose

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