Stadler Analysen für Chalkogenid-Dünnschicht-Solarzellen

Theorie und Experimente
2010
ISBN: 978-3-8348-9638-4
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 216 Seiten, eBook

Andreas Stadler entwickelt anhand ausgesuchter, verlässlicher Modelle (Swanepoel, Quantentheorie) neue, näherungsfreie und umfassende Modelle für die optoelektrische Analyse und Simulation von Dünnschichten und Solarzellen. Der systematische Zusammenhang von Messergebnissen gesputterter TCO- und Sulfid-Schichten sowie gänzlich in situ gesputterter Dünnschicht-Solarzellen aus diesen Materialien wird entlang der verwendeten Prozessparameter aufgezeigt.

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

Zielgruppe

Research

Autoren/Hrsg.

Stadler, Andreas

Inhaltsverzeichnis

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

Theorie.- Experimente.- Zusammenfassung.

Über Autor(innen)

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