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80 Kapitel 5: Lokale optische Effekte an texturierten TCO-Oberflächen
Lichts. Folglich sind sowohl die Photonenjets als auch die Fokussierung auf
makroskopische Effekte des Fernfelds zurückzuführen. In Abb. 5.16(b) ist eine
weitere Messzeile für vier verschiedene Wellenlängen gezeigt. Grundsätzlich sind
bei allen Wellenlängen ähnliche Effekte zu beobachten. Ein wesentlicher Unterschied
ist der Fokus der Mikrolinsen. So treten diese Lichtlokalisierungen im
Fernfeld abhängig von der Wellenlänge an unterschiedlichen Positionen auf. Da
grundsätzlich jede Zeile der Profilbilder betrachtet werden kann, gewährt diese
Form der Darstellung einen vollständigen Einblick in die Propagation von Licht
nach dem Verlassen der texturierten Probe. Dieser Einblick ist typischerweise nur
durch aufwendige Simulationen möglich. Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten
mikroskopischen Untersuchungen erlauben nun einen experimentellen
Zugang. Allerdings ist dieser Zugang nur bis zur Oberfläche der Probe möglich,
ein Einblick in das Material hingegen bleibt verwehrt. Feld- bzw. Intensitätsverteilungen
im Material können jedoch durch Simulationen gewonnen werden. Wie
exakt eine Simulation die realen physikalischen Zusammenhänge wiedergibt,
hängt entscheidend von den Eingabeparametern, Annahmen und Vereinfachungen
ab, die in die Berechnungen einfließen. Je komplexer ein System ist, welches
durch Simulationen beschrieben werden soll, um so schwieriger gestaltet sich
eine vollständige Berücksichtigung aller Parameter. Dies liegt einerseits in der nur
endlich zur Verfügung stehenden Rechenzeit und andererseits ist eine vollständige
Kenntnis aller Parameter eines Systems nicht möglich. Aus diesem Grund
ist es für eine theoretische Untersuchung von unschätzbarem Wert, wenn ihre
Ergebnisse durch experimentelle Befunde bestätigt werden können. Im Rahmen
dieser Arbeit wird mit Hilfe der optischen Rasternahfeldmikroskopie die Feldbzw.
Intensitätsverteilung des Lichts nach der Transmission durch ein Schichtsystem
für die Dünnschichtphotovoltaik vermessen. Die experimentellen Ergebnisse
liefern ein bedeutendes Vergleichskriterium für die aus FDTD-Simulationen gewonnenen
Ergebnisse. Sie erhöhen somit das Vertrauen in Erkenntnisse, die
experimentell nicht zugänglich sind. Die Kombination von Nahfeldmikroskopie
und FDTD-Simulation stellt somit ein mächtiges Werkzeug zur Beschreibung
und Optimierung von Dünnschichtsolarzellen dar. In Abb. 5.17 ist ein solcher
Vergleich bei einer Wellenlänge von 780 nm zwischen NSOM-Messung und FDTD-
Simulation am Beispiel einer stochastisch texturierten ZnO:Al-Oberfläche gezeigt.
Die gemessene Topographie sowie die dielektrische Funktion des Probenmaterials
dienen als Eingabeparameter. Die Größe des Messfeldes ist derart gewählt,
dass sie wesentliche Strukturen der Oberfläche erfasst und somit repräsentativ
für die gesamte Oberfläche ist. Die im Experiment beschriebenen Lichtlokalisierungen,
sowohl im Nahfeld an den Kraterrändern wie auch im Fernfeld durch
Fokussierung, werden durch die Simulationen sehr gut beschrieben. Auch die
periodischen Strukturen im Inneren der Krater sind in den Simulationen wieder
zu finden. Diese hohe Ähnlichkeit ist erstaunlich. Die verwendeten dielektrischen
Funktionen bzw. Brechungsindizes der Probenmaterialen stammen aus
makroskopischen Messungen, wie z. B. der PDS und der Ellipsometrie. Lokale
Schwankungen des Brechungsindexes sind daher nicht aufgelöst, könnten jedoch