Lichtstreuende Oberflächen, Schichten und Schichtsysteme zur ...

6 Lighttrapping-Limits
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In dieser Arbeit wurden TS = 375 ◦ C und TDM = 0,5 wt% als optimierte
Depositionsparameter identifiziert (siehe S. 104). Für das Kombinations-Limit
wird die Absorption einer mit diesen Parametern deponierten
ZnO:Al-Schicht verwendet. Die Beweglichkeit weist mit Blick auf
die höchsten, veröffentlichten Werte (µ ≈ 60 cm2 /Vs, vergl. Abschn. 2.2.1
und [44]) noch Steigerungspotential auf. Bei Annahme einer zukünftigen
Steigerung der Beweglichkeit erhöht sich die Transmission eines elektrooptisch
optimal balancierten Frontkontakts im NIR-Spektralbereich. Daher
wird für das Ausblicks-Limit die gemessene Absorption eines im Vakuum
getemperten ZnO:Al-Frontkontakts mit n =1,5·10 20 cm −3 (vergl.
�, Tab. 5.1, S. 100 und Abb. 5.2, S. 102) angenommen.
• Verringerte Absorption im dotierten Silizium: Für den im Rahmen
dieser Arbeit ausschließlich betrachteten Fall von p-i-n Solarzellen
mit dotierten p-Si und n-Si Schichten besteht nur ein geringes optisches
Verbesserungspotential dieser Schichten auf kurzer Zeitskala. Diese
Thematik wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht behandelt. Daher wird
für die Berechnung des Kombinations-Limits eine unveränderte Dicke der
dotierten Siliziumschichten von 15 nm (p-Si) bzw. 20 nm (n-Si) verwendet.
Für das Ausblicks-Limit wird von einer Reduktion der Absorption in den
dotierten Schichten ausgegangen, die einer Reduktion der Schichtdicke um
jeweils 5 nm entspricht. Dazu könnte unter anderem das von Huang et al.
vorgestellte Konzept dienen [191].
• Erhöhte Absorption im intrinsischen Silizium: Der Absorptionskoeffizient
von mikrokristallinem Silizium ist eng verknüpft mit den elektrischen
Eigenschaften wie der offenen Klemmenspannung. Ausführliche
Optimierungen haben zu dem in dieser Arbeit verwendeten Standard-
Prozess für die µc-Si:H-Deposition geführt [33], der auch für die hier betrachteten
Abschätzungen weiterhin als Grundlage dienen soll. Daher wird
im Folgenden eine Steigerung der Absorption im intrinsischen Silizium lediglich
hinsichtlich einer Erhöhung der Absorberschichtdicke diskutiert.
• Verbesserter Rückreflektor: Die parasitäre Absorption am Rückreflektor
besitzt vermutlich das signifikanteste Verbesserungspotential. In
Experimenten zum Einsatz einer 50 nm dicken SiO2-Zwischenschicht wurde
eine deutliche QE-Steigerung realisiert (vergl. Abb. 6.7, S. 138). Ein
Vergleich mit Rechnungen auf Basis von Deckman et al. zeigte, dass
die Verwendung einer auf ein Drittel reduzierten Rückkontakt-ZnO/Ag-
Absorption die experimentell realisierte QE-Steigerung in Rechnungen
gut reproduziert (vergl. Abschn. 6.4.1, S. 137). Zur Lösung des elektrischen
Kontaktierungsproblems könnten z.B. Punktkontaktierungsmethoden
zum Einsatz kommen (vergl. z.B. [199]), welche vermutlich lediglich
einen geringen Bruchteil der Rückkontaktfläche beanspruchen. Daher
wird für das Kombinations-Limit eine Rückreflektorverbesserung auf
( 1/3) · A Rück-ZnO/Ag verwendet. Für das Ausblicks-Limit wird dahingegen
ähnlich der Arbeit von Vaněček et al. [122] ein dielektrischer Rückreflektor
mit einer Reflektivität von 98 % betrachtet.