View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.3 Probenpräparation / -aufbau 47
benoberfläche zur Markierung untersuchter Messfelder vorgestellt und ein Vergleich
zwischen Topographiemessungen am Rasterkraftmikroskop (AFM 12 ) und
am NSOM gezogen. Abschließend wird auf die Präparationsschritte zur experimentellen
Variation der Oberflächengestalt eingegangen (vgl. Ergebnisdiskussion
in Kap. 6.2).
Aufbau und Herstellung der untersuchten Dünnschichtsysteme
Ein Schwerpunkt dieser Arbeit ist die Untersuchung der optischen Eigenschaften
von rauen, bzw. stochastisch texturierten TCO-Oberflächen (Kap. 5). Hierfür
stehen in erster Linie die am IEF-5 hergestellten ZnO:Al-Schichten zur Verfügung.
Diese werden durch einen Sputterprozess (Magnetron-Sputtern oder
reaktives Sputtern 13 ) auf ein 1 mm dickes Glassubstrat bei einem Druck von ca.
10 −3 mbar und einer Temperatur von ca. 300 ◦ C aufgetragen. Die Schichtdicke
des ZnO:Al beträgt ca. 1 μm. Eine anschließende Behandlung der Oberfläche mit
stark verdünnter Salzsäure (0,5 %) bei Raumtemperatur führt zur stochastischen
Texturierung. Die Art, bzw. Stärke der Texturierung ist maßgeblich durch die
Ätzdauer bestimmt. Die standardmäßige Ätzdauer liegt zwischen 35 s und 40 s.
Neben dieser standardisierten Oberfläche des IEF-5 stehen Typ III ZnO-Schichten
aus Ref. [117], mit dem LP-CVD 14 -Verfahren gewonnene Schichten des IMT
Neuchâtels [145, 146] und kommerzielle SnO2-Schichten (Asahi-U) von der Firma
Asahi Glass zur Verfügung. Sowohl bei den Neuchâtel-Proben als auch bei den
Asahi-U-Gläsern entsteht die Texturierung direkt durch die Deposition. Dies ist
auch bei ZnO-Schichten prinzipiell möglich [23].
Die in dieser Arbeit untersuchten Dünnschichtsysteme bilden eine komplette
a-Si:H-Zelle ab. Des Weiteren werden Systeme untersucht, die eine SiOx-Schicht
als Zwischenreflektor und eine μc-Si:H-Schicht als Abschluss haben. Diese Systeme
entsprechen in ihrer Schichtenfolge einer typischen Dünnschichtsolarzelle
des IEF-5. Die Schichten sind durch das PECVD 15 -Verfahren [147] in der Sechskammeranlage
des Instituts angefertigt worden 16 .
Markierung von Proben und AFM-Messung
Das NSOM bietet prinzipiell die Möglichkeit, Topographie und Optik simultan zu
vermessen. Während das optische Auflösungsvermögen von den Abmessungen
der Apertur abhängt, ist die Darstellung der Topographie mit der Geometrie
der Spitze verknüpft. Eine Nahfeldsonde mit Apertur stellt im nanoskopischen
12 engl. atomic force microscope, bzw. SFM engl. scanning force microscope
13 Eine ausführliche Behandlung der Sputterprozesse ist in den Ref. [110, 117, 144] zu finden.
14 engl. low pressure chemical vapour deposition
15 engl. plasma enhanced chemical vapour deposition
16 Einige Proben wurden im Rahmen der Diplomarbeit von T. Grundler [103] angefertigt.