Photonik der Solarzellen: Innovative Messverfahren für moderne Solarzellen

Product Description


Die erste Hälfte des Buches bietet weitestgehend näherungsfrei abgeleitete physikalische Theorien für einzelne Dünnschichten und komplette Solarzellen sowie entsprechende optoelektrische Analyseverfahren. In der zweiten Hälfte des Buches werden exemplarische TCO-, Puffer- und Absorberschichten sowie daraus gefertigte Dünnschicht-Solarzellen für eine Vielzahl unterschiedlicher Produktions- (Raum, Zeit, reales Gasgesetz, Prozessparameter, …) und Messbedingungen (Temperatur, Beleuchtungsstärke, …) systematisch analysiert. Im Rahmen der theoretischen Betrachtungen einzelner Dünnschichten finden Ein- und Zwei-Schichten-Modelle ebenso Anwendung wie das Swanepoel Modell oder entsprechende quantenmechanische Modelle. Neben berührungslosen, optischen Schichtwiderstandsmessungen können hiermit effektive Dotierstoffkonzentrationen, effektive Massen freier Ladungsträger, deren Driftgeschwindigkeiten, Beweglichkeiten, freien Weglängen und Lebensdauern ebenso fehlerfrei bestimmt werden, wie die ihnen zugrunde liegenden Brechungsindizes (Dielektrizitätskonstanten) und Absorptionskoeffizienten (Austrittsarbeiten). Im Rahmen der Analyse von  I(U)-Kennlinien ganzer Solarzellen werden solide Modelle vorgestellt, mit welchen nicht nur Wirkungsgrade und Füllfaktoren effizent und korrekt bestimmt werden können, sondern u. a. auch die Quanteneffizienz. Darüber hinaus erlauben die lückenlos hergeleiteten Theorien eine korrekte Simulation der Strom-Spannungscharakteristik, auch in Abhängigkeit der Prozessparameter.


From the Back Cover


Ziel des vorliegenden Buches ist es, dem Leser theoretische Modelle zur Funktionsweise von Solarzellen verständlich und nachvollziehbar auf hohem Niveau zu vermitteln. Neben allgemeingültigen Theorien für konventionelle Silizium-Solarzellen wird insbesondere auf Technologien moderner Dünnschichtsolarzellen eingegangen. Die physikalische Wirkungsweise einzelner Schichten (TCO-, Puffer-, Absorberschicht, …) der Solarzellen wird ebenso lückenlos berücksichtigt, wie die opto-elektrische Energiewandlung in der gesamten Solarzelle und die hierbei auftretenden Wirkungsgrade und Quanteneffizienzen. Die exakten Theorien und Modelle werden durchwegs mit experimentellen Messergebnissen belegt, welche an der Universität Salzburg erarbeitet wurden. Dies ermöglicht Einsichten in die vom Herstellungsprozess abhängenden physikalischen Größen und damit ein gezieltes Design von optischen Sensoren und Solarzellen. Exemplarisch wird der Einfluss eines typischen Produktionsverfahrens – des Sputterns – und dessen Parameterraum auf alle opto-elektronischen Kenngrößen aufgezeigt.
Aus dem Inhalt


Optische Grundlagen für Grenzflächen und Volumina von Festkörpern
Spektroskopie an opaken und transparenten Ein- und Zwei-Schichten-Systemen  im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich
Optische, berührungsfreie Bestimmung materialspezifischer auch komplexwertiger physikalischer Größen
Opto-elektrische Bestimmung typischer Halbleiterkenngrößen
Strom-Spannungs-Messungen an Dünnschichtsolarzellen mit Auflösung der Abhängigkeiten von Umgebungsparametern
Bestimmung wirtschaftlich relevanter Größen, wie Quanteneffizienz, Leistungsdichte, Wirkungsgrad etc.


Die Zielgruppen


Wissenschaftler in Industrie und Technik, Ingenieure in der Entwicklung, beratende Ingenieure
Wissenschaftler und Dozenten an Forschungseinrichtungen, PostDocs, Doktoranden
Studierende der Fächer Physik, Elektrotechnik, Wirtschaftsingenieurwesen, regenerative Energietechnik


Der Autor

Dr. Andreas Stadler forschte und lehrte an zahlreichen europäischen Universitäten (u. a. München, Hamburg, Wien, Salzburg) und Forschungseinrichtungen (u. a. Fraunhofer, Max-Planck, Christian-Doppler) in der allgemeinen Physik und der Halbleiterphysik und war in der staatlichen Forschungsförderung tätig.



About the Author


Dr. Andreas Stadler forschte und lehrte an zahlreichen europäischen Universitäten (u. a. München, Hamburg, Wien, Salzburg) und Forsch