Navigation/Menü: Links auf weitere Seiten dieser Website
Objekt-Metadaten
| Formation and electronic properties of In2S3 / Cu(In,Ga)Se2 junctions and related thin film solar cells Pistor, Paul |
| Main title | Formation and electronic properties of In2S3 / Cu(In,Ga)Se2 junctions and related thin film solar cells |
| Title variations | Ausbildung und elektronische Eigenschaften von In2S3 / Cu(In,Ga)Se2 - Übergängen und zugehörigen Dünnschicht-Solarzellen |
| Author(s) | Pistor, Paul
Place of birth: Berlin |
| 1. Referee | Frau Prof. Lux-Steiner |
| Further Referee(s) | Herr Prof. Brewer |
| Keywords | Solar cells; Chalcopyrite; In2S3; CIGSe; thermal evaporation; alternative buffer; crystal structure; recombination; Cu diffusion |
| Classification (DDC) | 530 Physics |
| Summary | In dieser Arbeit wurden thermisch verdampfte In2S3-Schichten als Pufferschicht in Dünnschicht-Solarzellen auf der Basis von Cu(In,Ga)Se2 verwendet. Ziel der Arbeit war es, hocheffiziente Solarzellen zu präparieren, sie systematisch zu untersuchen und so die Faktoren zu identifizieren, die die Wirkungsgrade dieser Solarzellen limitieren. Ausgangspunkt für die Untersuchungen waren Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen mit konventioneller CdS-Pufferschicht aus einer chemischen Badabscheidung. Hochwertige, kristalline In2+xS3-Referenzproben wurden erfolgreich aus den Elementen synthetisiert und als Referenzen für eine Bestimmung der Kristallstruktur verwendet. Unter Bezug auf Literaturdaten konnten die tetragonale, kubische und trigonale Struktur von drei Modifikationen im Temperaturbereich von 31°C bis 1040°C mit Hilfe von Röntgenbeugung identifiziert und die Strukturdaten nach der Rietveld-Methode verfeinert werden. Durch Verwendung von einphasigem, kristallinem Ausgangsmaterial und der Entwicklung einer geeigneten Pufferprozessierung konnten hocheffiziente Cu(In,Ga)Se2-Solarzellen mit In2S3-Pufferschichten präpariert werden. Eine Schlüsselrolle bei der Pufferprozessierung spielte dabei das Tempern der fertigen Solarzellen für 35min.-55min. bei einer Temperatur von 200°C. Der Temperprozess verbesserte in erster Linie den Füllfaktor und die Leerlaufspannung der Solarzellen. Die reproduzierbare Veränderung durch das Tempern ermöglichte eine systematische Analyse der Ladungsträgersammlung und der dominanten Rekombinationsmechanismen. Dazu wurden Strom-Spannungs-Kennlinien in Abhängigkeit von Beleuchtung und Temperatur sowie die Quantenausbeute ausgewertet. Eine abnehmende Rotempfindlichkeit der Quantenausbeute wurde im Wellenlängenbereich von ca. 700nm bis 1200nm festgestellt. Die Ladungsträger-Rekombination konnte durch Tempern stark reduziert werden und es wurde eine Veränderung des dominierenden Rekombinationsmechanismus beobachtet. Durch die verringerte Rekombination nach dem Tempern konnte die Leerlaufspannung von ZnO/ In2S3/ Cu(In,Ga)Se2/ Mo -Solarzellen reproduzierbar um 100mV-150mV erhöht werden. Um eine Erklärung für die Verringerung der Rekombination in getemperten Proben zu finden, wurde die chemische Zusammensetzung von In2S3/Cu(In,Ga)Se2-Schichtstapeln mit einer Kombination aus oberflächen- und volumensensitiven Methoden vor und nach dem Tempern untersucht. Es wurden (1) Hochenergie-Photoelektronen-Spektroskopie, (2) Standard Photoelektronen-Spektroskopie, sowie (3) energiedispersive Röntgenspektroskopie zu diesem Zweck verwendet. Mit allen Methoden wurde eine klare Kupfer-Diffusion aus dem Absorber in die In2S3-Schicht und eine Löslichkeitsgrenze von 4% bis 9% für Kupfer in In2S3 gezeigt. Auf Grund der entwickelten Pufferprozessierung und der nachgewiesenen Kupfer-Diffusion konnten neue Rekordwirkungsgrade für Solarzellen mit Cu(In,Ga)Se2-Absorbern und verdampften Pufferschichten erzielt werden (15.2%, FF=75.6, jSC= 29.8mA/cm2, VOC=677mV). |
| Content | Table of Contents 1 Introduction 2 Chalcopyrite Solar Cells 3 Basics of the Physical Interpretation of Solar Cells 4 Indium Sulphide Powder and Thin Films 5 Solar Cells with Indium Sulphide Buffer 6 Diffusion of Cu from Cu(In,Ga)Se2 into In2S3 7 Record Cell Results, Discussion and Outlook 8 Summary A Material Analysis Techniques B Results of the Rietveld Refinement C Chemical Analysis of the Commercial In2S3 Powders References Statement List of Publications Curriculum Vitae Acknowledgements Zusammenfassung |
| Documents |
Dataobject from FUDISS_thesis_000000015058
If your browser can't open the file, please download the file first and then open it
|
| Number of pages | 168 S. |
| FU Department | Department of Physics |
| Year of publication | 2009 |
| Document type | Doctoral thesis |
| Media type/Format | Text |
| Language | English |
| Terms of use/Rights | Nutzungsbedingungen |
| Date of defense | 2009-07-03 |
| Created at | 2010-01-08 : 11:31:21 |
| Last changed | 2010-02-19 : 12:30:46 |
| Static URL | http://www.diss.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000015058 |
| NBN | urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000015058-8 |
| Statistics | |
