DARWIN Digitale Dissertationen English Version Strich

FU Berlin
Digitale Dissertation

Steffen Schuler :
Transporteigenschaften und Defekte in polykristallinen CuGaSe2-Schichten und Heterostrukturen
Transport properties and defects in polycrystalline CuGaSe2 thin films and heterostructures

 FU Logo

|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurden polykristalline und epitaktische CuGaSe2-Schichten für die elektrische Charakterisierung mit Hall-Effekt und Leitfähigkeitsmessungen und für die Verwendung in Mo/CuGaSe2/CdS/ZnO-Heterosolarzellen mittels PVD hergestellt. Die Prozeßführung zur Herstellung der polykristallinen Glas/CuGaSe2-Schichten und der epitaktischen (001)GaAs/CuGaSe2-Schichten wurde optimiert, und ihre strukturellen Eigenschaften mittels SEM, TEM, XRD und ECP charakterisiert. Die präparierten Mo/CuGaSe2/CdS/ZnO-Heterosolarzellen erreichen Wirkungsgrade bis zu 7.9%. Für die Diodeneigenschaften wichtige Größen Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger, Raumladungszonenweite, Dotierung und Diffusionsspannung wurden mittels Quantenausbeutemessungen bestimmt. Die Solarzelleneigenschaften wurden mit einer modifizierten CdS-Pufferpräparation verbessert, wodurch die Dichte besetzter Grenzflächendefekte am Heteroübergang reduziert werden konnte. Durch Hall-Effekt und Leitfähigkeitsmessungen konnte erstmals für polykristalline Chalkopyrite ein Korngrenzenmodell erstellt werden, das die Limitierung des Ladungsträgertransport durch Potentialbarrieren an den Korngrenzen erklärt. Die dafür entscheidenden Werte, d.h. die Dichte der Grenzflächenzustände an den Korngrenzen, die Bandverbiegung durch dort lokalisierte Ladungen und die Dotierung im Volumen der Kristallite wurden ermittelt. Bezüglich des die Transporteigenschaften dominierenden Akzeptors wurde gezeigt, dass die thermische Aktivierungsenergie im verdünnten Grenzfall in allen präparierten Schichten identisch ist, jedoch mit steigender Defektkonzentration abnimmt. Die Defektdichte der unterschiedlich hergestellten Schichten variiert um mehrere Größenordnungen. Hiermit konnte ein direkter experimenteller Beweis erbracht werden, dass - wie für die untersuchten Schichten der Fall - auch ausschließlich durch Eigendefekte charakterisierte Halbleiter den Effekt der Selbstkompensation aufweisen.

Inhaltsverzeichnis

Die gesamte Dissertation können Sie als gezippten tar-File oder als zip-File laden.

Durch Anklicken der Kapitelüberschriften können Sie das Kapitel in PDF-Format laden:

Titelblatt 1
Inhaltsverzeichnis 3
1. Einleitung 9
2. Grundlagen 13
2.1. Materialeigenschaften 13
2.2. Solarzellen auf Chalkopyritbasis 17
3. Stromtransport - Theorie und Methoden 29
3.1 Leitfähigkeit und Hall-Effekt 29
3.2. Ladungsträgertransport in den Bändern 31
3.3. Streuung an Korngrenzen 33
3.4. Hopping -Transport 36
4. Entwicklung von Heterosolarzellen mit CuGaSe2-Absorbern 39
4.1. Präparation und Optimierung des CuGaSe2-Absorbers 39
4.2. Präparation und Modifikation des CdS-Puffers 43
4.3. Solarzellenkennlinien 45
5. Struktur der CuGaSe2-Schichten -- CuGaSe2-Wachstum 47
5.1. Polykristallines CuGaSe2 47
5.2. Epitaktisches CuGaSe2 51
6. Elektrische Volumeneigenschaften und Grenzflächendefekte in CuGaSe2-Solarzellen 55
6.1. Experimenteller Aufbau 55
6.2. Einfluss der Puffermodifikation auf die Stromsammlung 55
6.3. Quanteneffizienz unter Vorspannung 56
6.4. Bestimmung der effektiven Sammlungslänge 57
6.5. Auswirkung der Puffermodifikation auf die Quanteneffizienz 58
6.6. Einfluss der Grenzflächendefekte auf den pn-Übergang 60
7. Transportmechanismen und Defekte in CuGaSe2 63
7.1. Experimenteller Aufbau und Messverfahren 64
7.2. Vorbetrachtung anhand der Schichtleitfähigkeit 65
7.3. Ladungsträgertransport in epitaktischen Schichten 66
7.4. Ladungsträgertransport in polykristallinem CuGaSe2 69
7.5. Korngrenzen-Modell 73
7.6. Transport bei tiefen Temperaturen 74
7.7. Diskussion der Akzeptoraktivierungsenergie 75
7.8. Selbstkompensation und die Rolle des Na in CuGaSe2 79
8. Zusammenfassung und Ausblick 81
Anhang A 85
Anhang B 87
Symbolverzeichnis 89
Literaturverzeichnis 95
Lebenslauf, Publikationen, Danksagung 101

Ergänzende Angaben:

Online-Adresse: http://www.diss.fu-berlin.de/2002/294/index.html
Sprache: Deutsch
Keywords: CuGaSe2, solar cells, transport properties, grain boundaries, self compensation
DNB-Sachgruppe: 29 Physik, Astronomie
Klassifikation PACS: 84.60.Jt, 72.20.My, 73.50.Jt, 61.72.Vv, 61.82.Fk, 71.20.Nr, 73.40.Lq, 81.15.Ef, 81.15.Hi, 68.55.Ln, 73., 73.50.-h, 73.50.Gr, 72.20.Jv, 74.78.Fk, 79.60.Jv
Datum der Disputation: 04-Dec-2002
Entstanden am: Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter: Prof. Dr. Martha Ch. Lux-Steiner
Zweiter Gutachter: Prof. Dr. William D. Brewer
Dritter Gutachter: Prof. Dr. J. Luther
Kontakt (Verfasser): steffen.schuler@web.de
Kontakt (Betreuer): lux-steiner@hmi.de
Abgabedatum:16-Dec-2002
Freigabedatum:20-Dec-2002

 

|| DARWIN|| Digitale Dissertationen || Dissertation|| English Version|| FU Berlin|| Seitenanfang ||

Mail-Icon Fragen und Kommentare an:
darwin@inf.fu-berlin.de

© Freie Universität Berlin 1999