View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

Perfektion ist nicht dann erreicht, wenn es nichts mehr hinzu zu fügen gibt,
sondern wenn man nichts mehr weglassen kann.
Antoine de Saint-Exupéry
7 Zusammenfassung und Ausblick
Diese Arbeit fasst erste grundlegende Untersuchungen an stochastisch texturierten
Oberflächen und Dünnschichtsystemen für die Photovoltaik mit der optischen
Rasternahfeldmikroskopie zusammen. Im Rahmen dieser Arbeit ist der experimentelle
Aufbau des zur Verfügung stehenden Mikroskops weiterentwickelt, bzw.
ergänzt worden. Dazu gehört zum einen die simultane Vermessung der Proben
bei mehreren Wellenlängen und zum anderen die automatisierte Messung der
elektrischen Feldverteilung oberhalb der Probenoberfläche sowohl im Nahfeld als
auch im Fernfeld [171]. Beginnend bei den Untersuchungen an texturierten TCO-
Oberflächen bis hin zur nahezu vollständigen a-Si:H-/μc-Si:H-Tandemsolarzelle
wurde sukzessiv der Aufbau der untersuchten Probe erweitert. Die stochastisch
texturierten ZnO:Al-Oberflächen, die als Standardtextur im IEF-5 eingesetzt
werden, stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. An den spitz zusammenlaufenden
Kraterrändern sind starke Lichtlokalisierungen zu beobachten. Eine
optische Struktur an den Kraterrändern wird als evaneszentes Feld des totalreflektierten
Lichts identifiziert [20]. Die Entwicklung entsprechender Auswertungsund
Analyseverfahren ermöglicht, erste Zusammenhänge zwischen der topographischen
Struktur der Oberfläche und der Lichtführung aufzuzeigen. Des
Weiteren kann gezeigt werden, dass aus den NSOM-Messungen orts- und winkelaufgelöste
Informationen über die Streuung entnommen werden können. Diese
Informationen stellen einen wichtigen Beitrag für die zukünftige Optimierung
der Oberflächentexturen dar.
Ein Vergleich der NSOM-Messungen mit Ergebnissen aus FDTD-Simulationen,
die auf den gemessenen topographischen Daten beruhen, zeigen hohe Übereinstimmungen.
Damit ist gewährleistet, dass die Simulation ein hervorragendes
Abbild der realen Physik liefert. Dies ist von erheblichem Interesse, da die Simulationen
einen weitreichenden Einblick in das Material gewähren. Dieser
Einblick bleibt einer NSOM-Messung, die ausschließlich jenseits der Oberfläche
messen kann, zunächst verwehrt. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner,
dem Institut für Festkörpertheorie und -optik der Universität Jena, wurden
auf Grund dieser Übereinstimmung theoretische Studien durchgeführt und im
Rahmen dieser Arbeit experimentell begleitet [173, 182]. Die Variation der Oberflächenmorphologie
offenbart, dass eine leichte Veränderung der Struktur noch
erhebliches Potential zur Verbesserung der Absorption im für die a-Si:H-/μc-Si:H-
Tandemsolarzelle relevanten Wellenlängenbereich hat [31]. Des Weiteren zeigen
die Simulationen das Potential einer Optimierung der Schichtdicke des Zwischen-
109