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Galliumgradient hervorgerufen werden könnte. Die Ladungsträgerkonzentrationen sind in den
Zellen mit ZnO 0.4 S 0.6 Puffer an der Grenzfläche CIGS/Puffer größer als in Zellen mit CdS Puffer.
Die höhere Ladungsträgerkonzentration korreliert mit niedrigeren Ferminiveau, welche in den
XPS Messungen beobachtet wurde.
Die höhere Dotierung bei den Zellen mit CBD-ZnO 0.4 S 0.6 Puffern im Vergleich zu denen mit
CBD-CdS Puffern könnte in Zusammenhang mit der in der XPS beobachteten höheren Na Konzentration
stehen. Ein Zusammenhang zwischen Dotierung und Na-Konzentration wird in der
Literatur berichtet [217]. Diese Zusammenhänge wurden in dieser Arbeit jedoch nicht ausführlicher
untersucht. Weiterhin wurden in dieser Arbeit Kapazitätstransienten beobachtet, die bereits
von Schulmeyer für Zellen mit CdS Puffer bekannt sind. Diese Kapazitätstransienten werden auf
eine Diffusion von Kupfer zurück geführt: Durch das Anlegen einer negativen Vorspannung werden
Kupferionen aus der Raumladungszone entfernt, und diese diffundieren in das Innere der
Schicht. Dadurch erhöht sich die Dotierung des Halbleiters im Bereich der Grenzfläche. Dieses
Verhalten ist konsistent mit dem beobachteten Entfernen von Kupfer durch Verschiebung des
Ferminiveaus [78] und mit der beobachteten Erhöhung der Dotierkonzentration an der Grenzfläche
nach angelegter negativer Vorspannung (siehe Abbildung 6.22). Nach dem Entfernen der
Spannung diffundiert das Kupfer wieder zurück.
Mit Hilfe der in dieser Arbeit verwendeten Interpretation der Kapazitätstransienten konnten
physikalisch sinnvolle Werte für die Diffusionskonstanten bestimmt werden. Hierbei sind die
Diffusionskonstanten um eine Größenordnung kleiner als die von Schulmeyer bestimmten Werte
[55]. In dieser Arbeit wurde zusätzlich der Einfluss der Temperatur auf die Transienten,
sowie Zellen mit ZnO 0.4 S 0.6 Puffer betrachtet. Die beobachteten Kapazitätstransienten besitzen
bei Zellen mit ZnO 0.4 S 0.6 Puffer höhere Zeitkonstanten als bei Zellen mit CdS Puffer. Dies weist
auf einen Einfluss des Puffermaterials hin, der aber nicht näher untersucht wurde.
Ein weitere Beobachtung, die auf die Diffusion von Kupfer hin weist, sind die von Pohl et al.
[52, 221] berechneten, relativ kleinen Migrationsbarrieren von interstitiellem Kupfer Cu i und
Kupferleerstellen V Cu . Aufgrund der kleinen Migrationsbarrieren, sind die beiden Kupferspezies
extrem mobil und können zum Beispiel durch die Existenz eines elektrischen Feldes, das wegen
der Raumladungszone im CIGS herrscht, bewegt werden und so eine Diffusion von Kupfer als
sehr wahrscheinlich erscheinen lassen.
Zur Überprüfung der über XPS und Impedanzmessungen bestimmten Parametern, wie der Bandanpassung,
der Kapazität der Solarzelle, der Ladungsträgerdichte, der IV-Kennlinie und den
daraus resultierenden Banddiagrammen für die Solarzellen, wurden die Solarzellen mittels
SCAPS simuliert. Dies ergab eine gute Übereinstimmung mit den gemessenen C-f, C-V und
I-V Kurven (siehe Kapitel 6.6). Hierbei wird der qualitative Verlauf der Messkurven gut mittels
SCAPS beschrieben. Quantitativ weichen die SCAPS Simulationen für die ZnO 0.4 S 0.6 -Zelle
nicht so stark von den den Messergebnissen ab, wie die für die CdS-Zelle.
148 7 Zusammenfassung und Schlussfolgerung