Analysen für Chalkogenid-Dünnschicht-Solarzellen (eBook)

Dr. Andreas Stadler arbeitet als Wissenschaftler an der Universität Salzburg und dem Christian Doppler Labor für Anwendungen von Sulfosalzen in der Energiewandlung.

1 Inhalt 6
2 Einleitung 8
2.1 Die Nutzung des Sonnenlichts 8
2.2 Literatur zur Einleitung 11
3 Theorie 12
3.1 Optische Grundlagen für Grenzflächen und Volumina von Festkörpern 12
3.1.1 Transmissions- t und Reflexionskoeffizienten r 12
3.1.2 Transmissions- T, Absorptions- Aund Reflexionsgrade R 22
3.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an Ein- und Zwei-Schieht-Systemen 35
3.2.1 Physikalische Größen für Eln-Schtcht-Systeme 35
3.2.2 Das erweiterte Ein-Schicht-System 57
3.2.3 Das exakte Zwei-Schichten-System 62
3.2.4 Grundlegendes zum Verm essen von Mehr-Als-Zwei-Schichten-Systemen 68
3.3 Der Vergleich mit dem Keradec/Swanepoel-Modell 68
3.3.1 Parameter des Substrats 68
3.3.2 Die wellenlängenabhängige Transmissionsrate T (nSch,a.Sch,dsch) nach Keradec 69
3.3.3 Brechungsindex nSch und Absorptionskoeffizient ?Sch nach Swanepoel 72
3.4 Quantenmechanisches Modell 78
3.4.1 Quantenmechanisches Modell für ein Ein-Schicht-System 78
3.4.2 Quantenmechanisches Modell für Zwei-Schichten-Systeme 83
3.5 Elektrische Bestimmung des spezifischen Widerstandes dünner Schichten 85
3.5.1 Van-der-Pauw Methode 85
3.5.2 Lineare Vier-Spitzen-Methode 87
3.5.3 Zwei-Spitzen-Methode 89
3.5.4 Einnuss des Substrats und der Meßspitzen 91
3.6 Dotierstoffkonzentrationen, Beweglichkeiten und Stoßzeiten 91
3.6.1 Dotierstoffkonzentrationen n, p und Energieniveaus E 91
3.6.2 Beweglichkeit ? und Stoßzeit ? 100
3.7 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen 104
3.7.1 Theoretische Strom-Spannungs-Kennlinie und Ersatzschaltbild 104
3.7.2 Einfluss des Lichtspektrums auf die I(U)-Kennlinie 111
3.7.3 Alterung 118
3.8 Literatur zur Theorie 120
4 Experimente 122
4.1 Das Materialsystem der Sulfide 122
4.1.1 Allgemeines zu Sulfiden für die Photovoltaik 122
4.1.2 Auswahl der Materialien, Produktionsverfahren und Analysemethoden 123
4.1.3 Untersuchte Materialien 124
4.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an transparenten und opaken Schichten 126
4.2.1 Transparente isolierende Glas- und BSG-Substrate 126
4.2.2 Transparente,leitende Oxide TCO (Transparent Conducting Oxides) 128
4.2.3 Opake, absorbierende Sulfide 142
4.3 Elektrische Bestimmung des spezifischen Schichtwiderstandes 158
4.3.1 Aluminiumdotierte Zinkoxid (ZnO:AI) Schichten 159
4.3.2 Zinnsulfid (SnxSy) Schichten 160
4.4 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen 162
4.4.1 Solarzellen mit Zinnsulfid SnxSy Absorberschichten 162
4.5 Literatur zu den Ergebnissen 175
5 Zusammenfassung 182
5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse 182
5.2 Literatur zur Zusammenfassung 191
6 Anhänge 192
Anhang A:Exaktes Lösen eines Polynoms 3. Grades 192
Anhang B: Exaktes Lösen eines Polynoms 4. Grades 196
Anhang C: Perkin Eimer Lambda 750 UV/Vis/NIR Spektrometer 198
Anhang D: Strom-Spannungs-Meßplatz mit Sonnensimulator 200
Anhang E: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn und Sauerstoff 0 ,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1 202
Anhang F: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0 undAluminium Al entsprechend der Inorganic Crystal Structure DatabaseICSD 2009/1 204
Anhang G:Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0, Stickstoff N und Aluminium AI entsprechend der Inorganic Crystal StructureDatabase ICSD 2009/1 205
Anhang H: Verbindungen, ausschließlich mit Zinn Sn und Schwefel S,entsprechend der lnorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1 206
Anhang I:Verbindungen, ausschließlich mit Bismut Bi und Schwefel S,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1 207
7 Schlagwortverzeichnis 208