4 Optische Eigenschaften des strukturier - JUWEL ...

5. Optische Eigenschaften des stukturierten TCO und der Solarzellen
Strom j sc (mA/cm 2 )
3,1
3,0
2,9
2,8
2,7
2,6
2,5
h=100nm
h=400nm
Glattes Substrat
h=300nm
Raues Substrat
2,4
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Periode (µm)
Abbildung 5.16: Kurzschlussstromdichten von µc-Si:H pin-Solarzellen auf unterschiedlichen Transmissionsgittern
mit einer Stufenhöhe von 100 nm, 300 nm und 400nm unter (AM 1.5 + BG 7) Beleuchtung.
Die Kurzschlussstromwerte unter AM 1.5, (AM 1.5 + OG 590) sowie (AM 1.5 + BG 7)-
Beleuchtung zeigen keine signifikanten Abhängigkeiten von der Periode. Lediglich bei der
kleinsten Stufenhöhe von h = 100 nm ist unter rotem Licht tendenziell ein leichter Rückgang
im Strom zu beobachten. Dagegen wächst der Strom sowohl unter weißem als auch unter rotem
Licht deutlich mit einer Zunahme der Stufenhöhe von 100 nm auf 300 nm bzw. 400 nm
an. Dieser Anstieg zeigt sich vor allem bei den größeren Perioden. Eine weitere Erhöhung des
Kurzschlussstromes mit der Vergrößerung der Stufenhöhe auf Werte > 400 nm wurde nicht
beobachtet, da die Absorptionsverluste bei den Niedertemperatur-TCO-Substraten mit der
Stufenhöhe steigen. Für Proben mit einer Stufenhöhe von 600 nm sinken die Kurzschlussstromwerte.
Das Verhalten des Kurzschlussstroms als Funktion der Stufenhöhe kann durch
den effektiveren Transfer der Lichtleistung von der nullten Ordnung zur höheren Ordnung
erklärt werden. Allerdings ist der Kurzschlussstrom verglichen mit den Dioden auf den geätzten,
statistisch rauen Substraten kleiner. Eine Erklärung hierfür liegt in der höheren Reflexion
durch eine geringere Lichteinkopplung und das geringere Light-Trapping. Unter blauer Beleuchtung
ergibt sich keine Abhängigkeit von der Stufenhöhe. Die gemessenen Werte für den
Kurzschlussstrom stimmen mit den Zellen auf den geätzten Substraten überein. Der ISC der
Zellen auf periodisch strukturierten Substraten ist unter blauer Beleuchtung deutlich höher als
der Strom von den Dioden auf den glatten Substraten, obwohl die Reflexion vergleichbar ist
und deutlich über dem Wert der Reflexion auf geätztem Substrat liegt. In Abbildung 5.17 und
Abbildung 5.18 sind die Reflexionsmessungen der µc-Si:H-Solarzellen auf verschiedenen
periodisch strukturierten Substraten mit unterschiedlicher Stufenhöhe abgebildet.
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