Pr. Bernard Drevillon +1 enseignant de plus

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Physics of silicon solar cells

École polytechnique

À propos de ce cours

4,620 consultations récentes

The first MOOC “Photovoltaic solar energy” is a general presentation of the solar photovoltaics technologies in the global energetic context, without extensive details. In particular the description of the solar cell operation is restricted to the ideal case 
In contrast this second MOOC allows a deep understanding of the properties of solar cells based on crystalline semiconductors. It consists in a general presentation of the physics of the photovoltaics devices with a particular emphasize on the silicon technology that currently represents more than 90% share of the market. Photovoltaic applications of III-V semiconductors are also mentioned. 
Indeed from a fundamental point of view, a solar cell can be considered as a semiconductor device (a diode) exposed to the sunlight. An introduction to the semiconductor physics is given, followed by the electron transport phenomena in a diode device. A detailed description of the solar cell operation is then provided, including the conversion efficiency limitations. A description of the solar spectrum and the optical properties of the cells are also presented. Finally the crystalline silicon technology is described from the bulk crystalline growth up to the preparation of heterojunctions combining crystalline and amorphous materials.

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Dates limites flexibles

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Approx. 13 heures pour terminer

Anglais

Sous-titres : Français, Portugais (européen), Russe, Anglais, Espagnol

Enseignants

Évaluation de l'enseignant

4.07/5 (14 notes)

Pr. Bernard Drevillon

Professor at Ecole polytechnique

Former Director of the Thin Film Laboratory at Ecole polytechnique (LPICM)

20,538 étudiants

3 cours

Erik Johnson

CNRS Researcher

Laboratoire de Physique des Interfaces et des Couches Minces (LPICM)

20,544 étudiants

4 cours

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Programme du cours : ce que vous apprendrez dans ce cours

Semaine

Semaine 1

3 heures pour terminer

INTRODUCTION TO SEMICONDUCTOR PHYSICS

Introduction to semiconductor physics : band structure of crystalline semiconducors, optical absorption and doping.

3 heures pour terminer

11 vidéos (Total 75 min)

11 vidéos

1. Introduction7 min

2. Band structure6 min

3. Band structure (cont.)7 min

4. Optical absorption9 min

5. Intrinsic semiconductors8 min

6. Semiconductor doping7 min

7. Carrier densities at thermal equilibrium9 min

Worked Problem - Carrier Densities at Equilibrium5 min

Appendix 15 min

Appendix 23 min

Appendix 33 min

3 exercices pour s'entraîner

Band Structure30 min

Doping30 min

Test: Semiconductor Physics20 min

Semaine

Semaine 2

2 heures pour terminer

TRANSPORT PHENOMENA : THE p-n JUNCTION

Transport phenomena in semiconductors : carrier injection by light and recombination; the equilibrium and non-equilibrium p-n junction; the photovoltaic effect

2 heures pour terminer

9 vidéos (Total 70 min)

9 vidéos

1. Transport phenomena11 min

2. Carrier injection by light. Recombination8 min

3. The equilibrium p - n junction9 min

4. The non-equilibrium p - n junction11 min

Appendix 14 min

Appendix 26 min

Appendix 36 min

Appendix 45 min

Worked Problem - Implied Open Circuit Voltage6 min

3 exercices pour s'entraîner

Impurities in Semiconductors30 min

p-n Junction30 min

Test - Quasi-Equilibrium20 min

Semaine

Semaine 3

1 heure pour terminer

ASYMMETRICAL DEVICES

Metal-semiconductor contacts and semiconductor surface; Heterojunctions

1 heure pour terminer

5 vidéos (Total 38 min)

5 vidéos

1. The metal-semiconductor contact at equilibrium9 min

2. Non-equilibrium metal-semiconductor contact5 min

3. Ohmic contacts5 min

4. The semiconductor surface - Heterojunctions10 min

Worked Problem - Semiconductor Heterojunctions7 min

2 exercices pour s'entraîner

Metal-Semiconductor Contact30 min

Test - Asymmetrical Junctions20 min

Semaine

Semaine 4

3 heures pour terminer

SOLAR CELL OPERATION

Solar Spectrum; solar cell Fundamentals; limitations of conversion efficiency; solar modules

3 heures pour terminer

10 vidéos (Total 68 min)

10 vidéos

1. Solar radiation7 min

2. Solar spectrum8 min

Worked Problem - Total Irradiance7 min

3. Solar cell fundamentals8 min

Worked Problem - The I-V Characteristic5 min

4. Multi-junctions - Conversion efficiency limitations7 min

5. Solar cell optics10 min

Worked Problem - Solar Cell under Concentration5 min

6. From cell to module4 min

Appendix 12 min

3 exercices pour s'entraîner

Solar Spectrum30 min

Conversion Efficiency30 min

Solar Cell Optics30 min

Foire Aux Questions

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