Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

138 7. Solarzellen
Gruppe η (%) FF (%) VOC (mV) JSC ( mA/cm 2 )
A 6,7 71,2 865 10,9
B 9,2 70,3 875 15,0
C 8,6 70,5 910 13,4
Tabelle 7.1: Gemittelte Kenngrößen von a-Si:H-Solarzellen auf ZnO:Al-Schichten der Klassifizierung aus Abschn.
5.2.5.
solchen ZnO:Al-Schichten abgeschieden, die aufgrund ihres geringen Aluminiumgehaltes eine
hohe Transmission bis in den nahen Infrarot-Bereich aufweisen. Dies war insbesondere dann der
Fall, wenn die ZnO:Al-Schichten von Targets mit 1,2 at% oder weniger Aluminium gesputtert
wurden.
Neben den elektrischen und optischen Eigenschaften wird die Effizienz der Solarzellen durch
die Oberflächenmorphologien der ZnO:Al-Frontkontakte beeinflusst. Im kurzwelligen Spektralbereich
wirkt die raue Oberfläche im wesentlichen als Indexanpassung [Beneking et al. (1999)]
und vermindert damit die Reflexion an der ZnO:Al/Silizium-Grenzfläche. Das langwellige Licht
wird an der rauen Oberfläche in die Siliziumschichten gestreut und dort im Idealfall zwischen
Frontkontakt und Rückreflektor wie in einem Lichtwellenleiter gefangen. Die Effektivität dieses
Lighttrappings hängt sehr stark von der Oberflächenstruktur der ZnO:Al-Schichten ab und
beeinflusst wesentlich die Stromausbeute im langwelligen Spektralbereich. Ein effektives Lighttrapping
führt zu einem mehrmaligen Durchgang des langwelligen Lichtes durch die Silizium-
Absorberschicht und auch durch die TCO-Schicht. Eine Absorption im ZnO:Al wird dadurch
zusätzlich verstärkt.
7.1.1 Solarzellen auf ZnO:Al-Schichten der Gruppen A–C
Die ZnO:Al-Schichten der Substrattemperatur- und Depositionsdruckserien konnten in verschiedene
Schichttypen eingeteilt werden. Auch die verschiedenen Positionen der statischen Depositionen
lassen sich den verschiedenen Gruppen zuordnen. Für nähere Informationen zu den
Schichteigenschaften der verschiedenen Gruppen sei auf Abb. 5.12 (S. 109) verwiesen. Da die
entsprechenden ZnO:Al-Schichten von Targets mit 2,4 at% Aluminium gesputtert wurden und
sie einen hohen Anteil des infraroten Spektralbereichs absorbieren, wurden sie ausschließlich in
a-Si:H-Solarzellen eingesetzt.
Die Eigenschaften der a-Si:H-Solarzellen werden hauptsächlich durch die verschiedenen
Oberflächenstrukturen und das daraus resultierende Lighttrapping bestimmt. Die über eine repräsentative
Auswahl aus den Gruppen gemittelten Kenngrößen der Solarzellen sind in Tab. 7.1