Séance de cours

Photodétecteurs: Photodiodes et photoconducteurs

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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 principes, la fabrication et les applications des photodétecteurs, en se concentrant sur les photodiodes et les photoconducteurs. Il traite de la sensibilité spectrale, de la photoconductivité et des matériaux utilisés dans les appareils électroniques à grande surface. L'instructeur explique le fonctionnement des photodiodes organiques, des dispositifs à base de perovskite et de la xérographie, mettant en évidence la structure et les propriétés des photorécepteurs.

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

Concepts associés (32)

Photodiode

Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de capter un rayonnement du domaine optique et de le transformer en signal électrique. Comme beaucoup de diodes en électronique elle est constituée d'une jonction PN. Cette configuration de base fut améliorée par l'introduction d'une zone intrinsèque (I) pour constituer la photodiode PIN. En absence de polarisation (appelé mode photovoltaïque) elle crée une tension. En polarisation inverse par une alimentation externe (mode photoampérique), elle crée un courant.

Photodétecteur

Un photodétecteur (ou détecteur photosensible ou détecteur optique ou détecteur de lumière) est un dispositif (détecteur) qui transforme la lumière qu'il absorbe en une grandeur mesurable, généralement un courant ou une tension électrique. Le capteur à fibre optique repose sur ce principe. Photodétecteurs (simples) : photomultiplicateur (ou phototube ou tube photomultiplicateur) ; photoconducteur (ou détecteur photoconducteur) ; photodiode ; photodiode à avalanche.

Électrophotographie

L'électrophotographie, ou xérographie, est un procédé d'impression utilisé pour la photocopie et l'impression laser. Le principe général de l'électrophotographie est compris par Jean-Jacques Trillat en 1935. Il est découvert par Chester Carlson le , qui le brevète le . Il propose son brevet à Kodak qui le refuse, le vend à l'institut américain en, brevet qui est finalement racheté par la en en 1947. Cette technique est améliorée et industrialisée en 1950 par Robert Gundlach pour la société Haloid, renommée ensuite Xerox.

Photorécepteur (biologie)

Suivant le contexte, le terme photorécepteur peut désigner : un neurone sensoriel sensible à la lumière que l'on trouve sur la couche postérieure de la rétine (on parle alors de cellule photoréceptrice ou neurone photorécepteur) ; la molécule qui assure la transduction de l'énergie lumineuse en signal biochimique au sein de la cellule photoréceptrice ; une protéine photoréceptrice ou activée par certaines longueurs d'onde de la lumière, y compris chez les bactéries, champignons et les plantes ; ces dernière

Photoreceptor protein

Photoreceptor proteins are light-sensitive proteins involved in the sensing and response to light in a variety of organisms. Some examples are rhodopsin in the photoreceptor cells of the vertebrate retina, phytochrome in plants, and bacteriorhodopsin and bacteriophytochromes in some bacteria. They mediate light responses as varied as visual perception, phototropism and phototaxis, as well as responses to light-dark cycles such as circadian rhythm and other photoperiodisms including control of flowering times in plants and mating seasons in animals.

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