20106101
Lecture
WiSe 15/16: Analytics for Photovoltaics
Klaus Lips
Additional information / Pre-requisites
Vorlesung wird bei Bedarf auf Englisch gehalten. Voraussetzung sind ein fundiertes Verständnis der Festkörperphysik, vorteilhaft sind Grundlagen der Halbleiterphysik und Spektroskopie bzw F-Praktikum
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Ziel der Veranstaltung ist es Grundkenntnisse der Photovoltaik (PV) zu vermitteln und ein Verständnis der physikalischen Limitierungen bedingt durch die eingesetzten Materialien zu entwickeln. Zu jedem Themenkomplex der PV werden dann geeignete analytische Methoden vorgestellt und diskutiert, mit denen sich die physikalischen und chemischen Eigenschaften der eingesetzten Materialien bzw. der unterschiedlichen Zelltypen bestimmen lassen.
Inhalt
Inhalt
- A. Einführung in die Grundlagen der photovoltaischen Energiewandlung Sonne, physikalische Limitierungen, Materialien und Konzepte der PV, Physik der Bauelemente, Solarzellentypen (Wafer-basiert, Dünnschicht, Konzentratorsolarzellen)
- B. Analytik
- 1)Allgemeine Grundlagen der Spektroskopie Instrumentierung, Lock-in Detektion, Spektrometer, Quellen, Linienbreiten, Auflösungsvermögen, Empfindlichkeit , generelle Konzepte
- 2) Bauelementcharakterisierung Voc, Isc, FF, QE etc
- 3) Optische Charakterisierung UV-VIS, Photolumineszenz (PL), IR-Spektroskopie, Raman-Spektroskopie
- 4) Elektrische Charakterisierung Photoleitung, HALL, TOF, Kapazitätsspektroskopie (DLTS, CV), Elektroluminszenz
- 5) Struktur/Stöchometrie NMR (Kernspinresonanz), XRD, Röntgenfluoreszenz (XRF), RBS, AES, SEM, TEM, Neutronenstreuung
- 6) Oberflächen / Grenzflächen Photoelektronenspektroskopie (XPS, UPS, ARPES etc.), STM, AFM,
- 7) Defekte Elektronenspinresonanz (ESR), LBIC, EBIC, Thermographie
Suggested reading
- 1) Christiana Honsberg and Stuart Bowden http://www.pveducation.org/pvcdrom
- 2) Peter Würfel: "Physics of Solar Cells", Wiley-VCH 2005 bzw deutscher Titel: "Physik der Solarzellen"
- 3) Martin A. Green: "Solar cells : operating principles, technology and system applications", Kensington, N.S.W. : University of New South Wales, 1986
- 4) "Advanced Characteization Techniques for Thin Film Solar Cells" edited by D. Abou-Ras, T. Kirchartz, U. Rau, Wiley-VCH 2011
- 5) Hans Kuzmany: "Solid-State Spectroscopy" Springer Verlag 2009
- 6) Göpel/Ziegler: "Struktur der Materie: Grundlagen, Mikroskopie und Spektroskopie" Teubner 1994
32 Class schedule
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