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Realteild[Ω]
10 7
10 6
10 5
10 4
10 3
CIGS/Au
CIGS/5dnmdCdS/Au
CIGS/50dnmdCdS/Au
CIGS/50dnmdCdS/ZnO
m=2
Imaginärteild[Ω]
10 7
10 6
10 5
10 4
10 3
10 2
m=1
10 2
m=1
10 1
10 1
10 0
10 -1
10 2 10 3 10 4 10 5 10 6
Frequenzd[Hz]
10 2 10 3 10 4 10 5 10 6
Frequenzd[Hz]
Abbildung 6.13: Realteil (links) und Imaginärteil (rechts) der Impedanz in Abhängigkeit
der Frequenz für eine CIGS Probe, eine CIGS Probe mit 5 nm CdS Pufferschicht
und eine CIGS Probe mit 50 nm CdS Pufferschicht mit Goldkontakten sowie einer CIGS
Solarzelle mit 50 nm CdS Pufferschicht und ZnO Frontkontakt. Die schwarzen Linien
besitzen die Steigungen, die in den Graphen angegeben sind.
Mit steigender CdS Schichtdicke steigt das kapazitive Verhalten im Hochfrequenzbereich, was
durch den Phasenwinkel θ in Abbildung 6.14 dargestellt ist. Hierbei verringert sich das kapazitive
Verhalten beim Aufbringen der Pufferschicht im Vergleich zur CIGS-Schicht ohne Puffer
zuerst und steigt dann wieder mit zunehmender Pufferschichtdicke an.
In Abbildung 6.14 ist die Abhängigkeit des Phasenwinkels θ und der parallelen Kapazität von
der Frequenz dargestellt. Es fällt auf, dass die Probe mit 50 nm CdS Puffer und Goldkontakt
einen über den ganzen Frequenzbereich konstanten Phasenwinkel nahe -90° besitzt, während
sich die Solarzelle mit ZnO Frontkontakt weniger kapazitiv verhält und einen Phasenwinkel um
-80° besitzt, der nur über zwei Dekaden bestehen bleibt. Bei hohen Frequenzen zeigt die Solarzelle
ein induktives Verhalten mit einem positiven Phasenwinkel nahe 90°. Die beiden anderen
Proben zeigen ein resistives Verhalten bei kleinen Frequenzen, das sich für CIGS schon bei geringeren
Frequenzen in ein kapazitives Verhalten ändert als das bei der Probe mit 5 nm CdS Puffer
der Fall ist.
In Abbildung 6.14 (rechts) ist das Verhalten der Kapazitäten über der Frequenz dargestellt. Hierbei
ist zu beachten, dass zur Berechnung der geometrischen Kapazitäten die jeweiligen Flächen
der Kontakte und der Schichtdicken benötigt werden (siehe Gleichung (3.23)). Die Schichtdicke
der CIGS-Schicht beträgt 2,4 µm und die der CdS-Schicht 50 nm. Die verwendeten Kontaktflächen
von 0.5 cm 2 und 0.00125 cm 2 sind für die entsprechenden Kapazitätswerte in Abbildung
6.14 farbig hinterlegt. Die Kapazität der CIGS/Au-Probe beträgt ungefähr 0.05 nF. Mit Deposition
einer dünnen CdS-Schicht steigt die Kapazität auf 0.1 nF an, um sich dann mit steigender
6.2 Einfluss der Pufferdicke und des Frontkontaktes 125