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88 Kapitel 6: Nahfeldeffekte in Dünnschichtsolarzellen
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Abbildung 6.5: Ergebnisse aus FDTD-Simulationen an einem Schichtsystem bestehend
aus einem Glassubstrat, stochastisch texturiertem ZnO:Al und einer in
der Dicke variierenden a-Si:H-Schicht. Gezeigt ist ein Querschnitt einer
Kraterstruktur bei den Wellenlängen 658 nm (erste Zeile) und 780 nm
(zweite Zeile) für ein System ohne a-Si:H (a), mit einer 80 nm dicken
a-Si:H-Schicht (b) und mit einer 250 nm dicken a-Si:H-Schicht (c). Für den
oberen Halbraum ist Luft mit einem Brechungsindex n = 1 angenommen
worden. Abbildung nach [171].
de an der Oberfläche sehr gut wieder. Auch die unterschiedliche Breite der Effekte
in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist zu sehen. Bereits die NSOM-Messungen
zeigten, dass es zwischen den unterschiedlichen Wellenlängen und auch zwischen
dem Vorhanden sein und Fehlen einer zusätzlichen a-Si:H-Schicht keine
prinzipiellen Unterschiede gibt. Die Simulationen spiegeln dieses Bild deutlich
wieder, dass Unterschiede maßgeblich im Detail zu beobachten sind und auf sehr
lokalen Effekte beruhen. Die feine periodische Struktur ist als starke Lichtlokalisierungen
an den Kraterrändern zu erkennen und unabhängig von der Existenz
oder Dicke der a-Si:H-Schicht. Es ist festzustellen, dass trotz gleicher Texturierung
der Oberfläche die optischen Effekte sich in ihrer Art kaum unterscheiden, aber
die Intensitätsverteilungen deutliche Unterschiede aufweisen. Diese Unterschiede
müssen folglich den Schichteigenschaften und der Schichtdicke zugeschrieben
werden. Die Simulation ermöglicht nun die weitere Betrachtung der Lichtmoden
im Inneren der Schichten [20, 171]. In der 80 nm dicken a-Si:H-Schicht können
sich die Moden des langwelligen Lichts kaum ausbreiten und eine Lichtführung
findet nicht statt. Im Fall einer Schichtdicke von 250 nm ist hingegen zu
erkennen, dass Lichtmoden in der Schicht existieren und sich ausbreiten. Neben
der Texturierung der jeweiligen Grenzschicht ist somit auch die Schichtdicke
entscheidend für eine optimale Lichtführung. Damit ist festzuhalten, dass mit
der Optimierung der Oberflächentextur auch eine Anpassung der Schichtdicke
einhergehen muss. Hierbei ist es erforderlich, dass die beiden Randbedingungen
minimale Dicke und maximale Lichtführung zusammengeführt werden, wobei
die Abhängigkeit von der Wellenlänge zu berücksichtigen ist. Eine optimierte
(c)
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