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978-3-8322-9918-7
45,80 €
ISBN 978-3-8322-9918-7
Paperback
152 Seiten
79 Abbildungen
225 g
21 x 14,8 cm
Deutsch
Dissertation
März 2011
Wolfram Witte
Mikroskopische Inhomogenitäten und opto-elektronische Eigenschaften von Cu(In,Ga)Se2-Schichten
Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen haben mit einem derzeitigen Laborwirkungsgrad um 20 % das größte Potenzial aller kommerziell erhältlichen Photovoltaik-Dünnschichttechniken. Laterale Inhomogenitäten der Größe von wenigen Mikrometern innerhalb der polykristallinen Cu(In,Ga)Se2-Funktionsschicht können jedoch den Wirkungsgrad des Bauteils limitieren. Diese Arbeit trägt, durch die Kombination der ortsaufgelösten sowie zerstörungsfreien Methoden der Photolumineszenz und Raman-Mikroskopie, zu einem erweiterten Verständnis über mikroskopische Inhomogenitäten des quaternären Systems Cu-In-Ga-Se bei und zeigt die Ursachen für deren Entstehung auf.
Eine breite Datenbasis wird experimentell mittels Raman-Spektroskopie an Cu(In,Ga)Se2- Schichten unterschiedlichster chemischer Zusammensetzungen erarbeitet, die alle mit dem industriell relevanten Verfahren der Ko-Verdampfung hergestellt wurden. Änderungen im Kupfer- sowie Galliumgehalt verschieben die Cu(In,Ga)Se2-Raman-Moden wegen veränderter Kraftkonstanten, bedingt durch Änderungen der Gitterkonstanten. Geringe Zugspannungen der Schichten haben keinen Einfluss auf die Auswertung der Raman-Messungen und Gitterkonstanten. Mit diesen Erkenntnissen zur Raman-Spektroskopie an Cu(In,Ga)Se2- Schichten ist die Grundlage für die ex-situ als auch in-situ Prozesskontrolle für den industriellen Herstellungsprozess gelegt.
Durch Korrelation der opto-elektronischen Methode der Photolumineszenz mit der Raman- Spektroskopie, die Informationen über strukturelle und kompositionelle Änderungen liefert, konnten drei unterschiedliche Typen von mikroskopischen Inhomogenitäten identifiziert und auch klassifiziert werden: Eine Inhomogenität bezeichnet mit "Typ Cu", die einem lokalen Anstieg im Cu/(Ga+In)-Verhältnis entspricht, zweitens eine Inhomogenität mit der Bezeichnung "Typ Ga", eine lokale Abnahme im Ga/(Ga+In)-Verhältnis und der "Typ Fluktuation", eine lokale Abnahme der Bandfluktuation
Schlagwörter: Solarzelle; Dünnschicht; Photovoltaik; Cu(In,Ga)Se2; CIGS; CuInSe2; CIS; CuGaSe2; CGS; Chalkopyrit; polykristallin; Inhomogenitäten; Raman; Spektroskopie; Photolumineszenz; PL; Röntgenbeugung; XRD; Eigenspannung; Halbleiter
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