Analysen für Chalkogenid-Dünnschicht-Solarzellen - Theorie und Experimente

1 Inhalt

2 Einleitung

2.1 Die Nutzung des Sonnenlichts

2.2 Literatur zur Einleitung

3 Theorie

3.1 Optische Grundlagen für Grenzflächen und Volumina von Festkörpern

3.1.1 Transmissions- t und Reflexionskoeffizienten r

3.1.2 Transmissions- T, Absorptions- Aund Reflexionsgrade R

3.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an Ein- und Zwei-Schieht-Systemen

3.2.1 Physikalische Größen für Eln-Schtcht-Systeme

3.2.2 Das erweiterte Ein-Schicht-System

3.2.3 Das exakte Zwei-Schichten-System

3.2.4 Grundlegendes zum Verm essen von Mehr-Als-Zwei-Schichten-Systemen

3.3 Der Vergleich mit dem Keradec/Swanepoel-Modell

3.3.1 Parameter des Substrats

3.3.2 Die wellenlängenabhängige Transmissionsrate T (nSch,a.Sch,dsch) nach Keradec

3.3.3 Brechungsindex nSch und Absorptionskoeffizient ?Sch nach Swanepoel

3.4 Quantenmechanisches Modell

3.4.1 Quantenmechanisches Modell für ein Ein-Schicht-System

3.4.2 Quantenmechanisches Modell für Zwei-Schichten-Systeme

3.5 Elektrische Bestimmung des spezifischen Widerstandes dünner Schichten

3.5.1 Van-der-Pauw Methode

3.5.2 Lineare Vier-Spitzen-Methode

3.5.3 Zwei-Spitzen-Methode

3.5.4 Einnuss des Substrats und der Meßspitzen

3.6 Dotierstoffkonzentrationen, Beweglichkeiten und Stoßzeiten

3.6.1 Dotierstoffkonzentrationen n, p und Energieniveaus E

3.6.2 Beweglichkeit ? und Stoßzeit ?

3.7 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen

3.7.1 Theoretische Strom-Spannungs-Kennlinie und Ersatzschaltbild

3.7.2 Einfluss des Lichtspektrums auf die I(U)-Kennlinie

3.7.3 Alterung

3.8 Literatur zur Theorie

4 Experimente

4.1 Das Materialsystem der Sulfide

4.1.1 Allgemeines zu Sulfiden für die Photovoltaik

4.1.2 Auswahl der Materialien, Produktionsverfahren und Analysemethoden

4.1.3 Untersuchte Materialien

4.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an transparenten und opaken Schichten

4.2.1 Transparente isolierende Glas- und BSG-Substrate

4.2.2 Transparente,leitende Oxide TCO (Transparent Conducting Oxides)

4.2.3 Opake, absorbierende Sulfide

4.3 Elektrische Bestimmung des spezifischen Schichtwiderstandes

4.3.1 Aluminiumdotierte Zinkoxid (ZnO:AI) Schichten

4.3.2 Zinnsulfid (SnxSy) Schichten

4.4 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen

4.4.1 Solarzellen mit Zinnsulfid SnxSy Absorberschichten

4.5 Literatur zu den Ergebnissen

5 Zusammenfassung

5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse

5.2 Literatur zur Zusammenfassung

6 Anhänge

Anhang A:Exaktes Lösen eines Polynoms 3. Grades

Anhang B: Exaktes Lösen eines Polynoms 4. Grades

Anhang C: Perkin Eimer Lambda 750 UV/Vis/NIR Spektrometer

Anhang D: Strom-Spannungs-Meßplatz mit Sonnensimulator

Anhang E: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn und Sauerstoff 0 ,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1

Anhang F: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0 undAluminium Al entsprechend der Inorganic Crystal Structure DatabaseICSD 2009/1

Anhang G:Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0, Stickstoff N und Aluminium AI entsprechend der Inorganic Crystal StructureDatabase ICSD 2009/1

Anhang H: Verbindungen, ausschließlich mit Zinn Sn und Schwefel S,entsprechend der lnorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1

Anhang I:Verbindungen, ausschließlich mit Bismut Bi und Schwefel S,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1

7 Schlagwortverzeichnis