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Erste Ergebnisse mit Zwischenreflektoren aus ZnO zeigen bereits eine Erhöhung des Stromes der a-
Si:H Top-Zelle. Allerdings führt die große spektrale Breite der Reflexion dieser Schichten bisher noch
zu unerwünschten Verlusten in der µc-Si:H Bottomzelle.
Die Erhöhung der Reflexion des Rückkontaktes ist für die Optimierung des Lichtfalleneffekts ebenfalls
sehr wichtig. Eine verbesserte Reflexion wurde durch eine zusätzliche dielektrische Zwischenschicht
erreicht. Systematische Studien zu diffus streuenden Rückkontakten wurden begonnen.
Trotz der hervorragenden Eigenschaften der texturierten ZnO-Schichten wird nach kostengünstigen
Alternativen mit geeigneten Streueigenschaften gesucht. Dies würde eine unabhängige Optimierung
der elektrischen, optischen und strukturellen Eigenschaften der transparenten, leitfähigen
Kontaktschichten erlauben. Erste Erfolge wurden mit nano-texturiertem Glas erreicht, das ein
vergleichbar gutes "Light-Trapping" wie mit texturiertem ZnO aufweist. Diese Arbeiten erfolgen
zusammen mit der Firma Saint-Gobain Glas Deutschland (N. Harder, D. Le Bellac, E. Royer, B. Rech,
G. Schöpe, J. Müller, Light-Trapping in a-Si:H and µc-Si:H solar cells via nano-textured glass
superstrates made by plasma etching, Proc. 19 th European photovoltaic solar energy conference and
exhibition, Paris (2004) S.1387).
Zur Analyse der Wellenausbreitung in Dünnfilm-Solarzellen aus amorphem und mikrokristallinem
Silizium wurden sowohl die optischen Eigenschaften von Beugungsgittern als auch die
optoelektronischen Eigenschaften von Dioden mit integrierten Beugerstrukturen untersucht. Zur
Diskussion der Ergebnisse wurden Vergleiche mit Zellen auf glatten und "random"-texturierten
Substraten durchgeführt. Als gemeinsames Ergebnis konnte gezeigt werden, dass die
Streuung/Beugung von Substraten mit periodisch und zufällig verteilter Textur durch die
Unterdrückung der 0-ten Ordnung (spekularer Anteil) als Folge eines Interferenzeffektes erklärt
werden kann. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass insbesondere die winkelabhängige Streuung
der Substrate eine Korrelation mit dem Kurzschlußstrom aufweist. Erste numerische
Bauelementsimulationen auf der Basis der "Finiten Integral Technik" geben den generellen Trend der
gemessenen Quanteneffizienz dieser Dioden als Funktion der Periode und der Steghöhe der Gitter
wieder. Teile der Ergebnisse wurden publiziert in: H. Stiebig, N. Senoussaoui, T. Brammer, J. Müller,
The application of grating couplers in thin-film silicon solar cells, Technical Digest of the 14th Intern.
Photovoltaic Science and Engineering Conf. (PVSEC-14), Bangkok, Thailand (2004) S.1013,
eingereicht bei Solar Energy Materials and Solar Cells).
D - Weitere Programmentwicklung
Das IPV verfolgt Forschungs- und Entwicklungsthemen entsprechend dem Programmantrag. Einige
wichtige Forschungsziele und Meilensteine des nächsten Jahres sind im Folgenden aufgeführt:
Material- und Solarzellenentwicklung
Um Aufschluss über die Entwicklung der g-Werte von paramagnetischen Zuständen in µc-Si:H über
den gesamten Strukturbereich von hoch-kristallin bis amorph zu bekommen, werden µc-Si:H Filme
aus unterschiedlichen Herstellungsverfahren mit Elektronenspinresonanz untersucht. Der gezielten
Veränderung der Dichte der paramagnetischen Zustände durch Elektronenbestrahlung kommt dabei
eine besondere Bedeutung zu (Zusammenarbeit mit dem KIPT Charkov, Ukraine).
Auf Grund der erzielten hohen Leitfähigkeitswerte sind die Materialeigenschaften von
mikrokristallinem Silizium auf Chlorsilanbasis von großem Interesse. Es soll insbesondere der Einfluss
der Dotierung auf die Komposition des Materials und die elektrischen Eigenschaften untersucht
werden.
Der Wirkungsgrad von µc-Si:H Einzelzellen soll bei Depositionsrate von 1 nm/s mit PECVD Techniken
auf über 10% erhöht werden.
Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit der Universität Ljubljana (Slowenien) soll ein Opto-ASIC
hergestellt werden, der kristalline Ausleseelektronik mit amorphen Photosensoren kombiniert.
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