Dokument:
Die
optoelektronischen Eigenschaften von mikrokristallinen Silizium
Solarzellen
| Titel: | Die optoelektronischen Eigenschaften von mikrokristallinen Silizium Solarzellen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2254 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20010108-000254-2 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Brammer, Torsten [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Wagner, Heribert [Gutachter] Prof. Dr. Schmid, Dankward [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Solarzellen,mikrokristallines Silizium, Dünnschicht, numerische Simulationen,Rekombinations-Lebensdauer, Beweglichkeit, pin Diodesolar cells,microcrystalline silicon, thin-film, numerical simulations, recombinationlifetime, mobility, pin Diode | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik | |||||||
| Beschreibung: | In dieser Arbeit erfolgt eine quantitative Analyse der
optoelektronischen Eigenschaften von Dünnschichtsolarzellen auf
der Basis von mikrokristallinem Silizium.
Anhand einer detaillierten experimentellen Charakterisierung
werden zunächst die wesentlichen Eigenschaften von
mikrokristallinen Solarzellen erarbeitet. Hierzu gehört zum einen
die Untersuchung der optischen Eigenschaften, bei der die
Auswirkungen der zur Effizienzsteigerung eingesetzten rauhen
Grenzflächen sowie der Schichtabfolge des Vielschichtsystems
bestimmt werden. Zum anderen wird eine Charakterisierung der
elektrischen Eigenschaften mittels der Messung der Dunkel- und
Hellkennlinien sowie der (spannungsabhängigen) Quanteneffizienzen
unter verschiedenen Betriebstemperaturen und Intensitäten des
einfallendes Lichts vorgenommen. Eine quantitative Bestimmung der
Materialeigenschaften, wie z.B. der Defektdichte, erfolgt durch
einen Vergleich der experimentell bestimmten
Bauelementeigenschaften mit Ergebnissen von numerischen
Bauelementsimulationen und der analytischen Diodentheorie. Die
Grundlage für diese Herangehensweise wird durch eine Reihe von
Studien geschaffen, bei denen die wichtigsten physikalischen
Prozesse der untersuchten mikrokristallinen p-i-n Dioden
herausgearbeitet werden. Zudem werden die in dieser Arbeit
bestimmten Materialparameter mit Ergebnissen aus vorangegangenen
Materialstudien verglichen. Die Silankonzentration (SC) als das Mischungsverhältnis der beiden Prozessgase Silan und Wasserstoff während der Abscheidung der Absorberschicht mittels plasma-enhanced chemical vapor deposition stellt den wichtigsten Parameter bezüglich der Mikrostruktur und folglich auch bezüglich des Solarzellenwirkungsgrads dar. Die Abhängigkeit physikalischer Größen und Prozesse von SC stehen daher im Mittelpunkt dieser Arbeit. Bei geringem SC, d.h. im Falle von hochkristallinem Material, ist von einer sehr geringen Lebensdauer der Ladungsträger auszugehen. Unter Vergrößerung von SC steigt die Lebensdauer um zwei Größenordnungen an und beträgt so im Bereich der höchsten Solarzellenwirkungsgrade, nahe dem Übergang zu amorphem Wachstum, rund 30 ns. Mittels einer neuartigen Analysemethode der spannungsabhängigen Quanteneffizienz des langwelligen Spektralbereichs konnte das Beweglichkeit-Lebensdauerprodukt für die für Solarzellen relevante Transportrichtung bestimmt werden. Demnach verläuft der Anstieg des Beweglichkeit-Lebensdauerprodukts mit zunehmendem SC parallel mit der Zunahme der Lebensdauer, woraus geschlossen werden kann, dass die Beweglichkeit im kristallinen Depositionsregime weitgehend unabhängig von SC und mit der Beweglichkeit in amorphem Silizium (rund 10 cm^2/(Vs)) vergleichbar ist. Durch einen Vergleich von Solarzellen mit pin und nip Depositionsabfolge sowie anhand von Bauelementsimulationen wird die Bedeutung der anfänglichen Wachstumsphase auf die Quantenausbeute des kurzwelligen Spektralbereichs sowie die Rolle von Rekombinationsprozessen am Metall/Halbleiterkontakt verdeutlicht. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Physik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 08.01.2001 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 08.01.2001 | |||||||
| Datum der Promotion: | 08.01.2001 |
