Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dünne Schichten Donnerstag
In a series of efficiency measurements solid state devices with η = 8% were obtained.
DS 21 Dünne Schichten für die Photovoltaik III
Zeit: Donnerstag 15:45–17:00 Raum: HS 32
DS 21.1 Do 15:45 HS 32
Cd-freie Pufferschichten für die Anwendung in
CuInS2Dünnschichtsolarzellen — •Olga Papathanasiou 1 ,
Susanne Siebentritt 1 , Wolfgang Bohne 1 , Erik Strub 1 ,
Jorg Röhrich 1 , Wolfram Calvet 1 , Christian Pettenkofer
1 , Christian Kristukat 2 und Martha Lux-Steiner 1 —
1 Hahn-Meitner-Institut Berlin — 2 Technische Universität Berlin
Die höchsten Wirkungsgrade bei CuInS2-Solarzellen werden mit einer
wenige Nanometer dicken Pufferschicht zwischen Absorber und ZnO-
Fensterschicht erreicht. Bislang wird hierfür eine nasschemisch abgeschiedene
CdS-Schicht verwendet. Mittels MOCVD (Metal Organic Chemical
Vapor Deposition) abgeschiedenes ZnSe bietet aufgrund seiner größeren
Bandlücke (2.7 eV) und seiner geringeren Toxizität eine konkurrenzfähige
Alternative. Hinzu kommt, dass der MOCVD-Prozess ein trockenes Abscheideverfahren
ist, und die Mo”glichkeit einer industriellen in-line Integration
bietet. Mit photounterstützter MOCVD sind Abscheidetemperaturen
bis hinunter zu 250 ◦ C bis 200 ◦ C möglich. Mit diesen Temperaturen
sind Wirkungsgrade bis zu 8% erzielt worden. An epitaktischen
Si/CuInS2/ZnSe Strukturen wurden HI-ERDA (Heavy Ion Elastic Recoil
Detektion Analysis) und IRS (Infra Red Spectroscopy) Messungen durchgeführt,
um ein besseres physikalisches Verständnis der CuInS2/ZnSe
Grenzschicht zu erhalten.
DS 21.2 Do 16:00 HS 32
In-situ analysis of transparent conducting oxides — •Yvonne
Gassenbauer, Frank Säuberlich, Robert Schafranek, and Andreas
Klein — Darmstadt University of Technology, Institute of Materials
Science, Surface Science Division
Transparent conducting oxides (TCO) as ZnO, SnO2 and In2O3 are
used in all thin film solar cells. Although they are mostly used in degenerately
n-doped form as electrodes, undoped films are often inserted
between the TCO and the semiconductor. Obviously the interfaces are
important for device efficiency. To understand the interfaces of different
TCOs we present our results on the electronic surface properties of different
TCOs. The films were prepared by RF and DC magnetron sputtering
in an ultrahigh vacuum deposition chamber, which was attached to the
integrated surface analysis and preparation system DAISY-MAT (Darmstadt
Integrated System for MATerials research). Film composition and
surface Fermi level position in the band gap for un-doped and doped
ZnO, SnO2 and In2O3 will be presented and discussed.
DS 21.3 Do 16:15 HS 32
Modifikation elektronischer und chemischer Eigenschaften von
TiO2 - Oberflächen durch Abscheidung extrem dünner oxidischer
und sulfidischer Schichten — •H.-J. Muffler, A. Belaidi,
M. Vogel, T. Guminskaya, Ch.-H. Fischer und Th. Dittrich —
Hahn-Meitner-Institut, SE2, Glienicker Str. 100, D-14109 Berlin, Germany
Mittels des ILGAR (ion layer gas reaction) Verfahrens wurden extrem
dünne hydroxidische (Al(OH)3, oxidische (Al2O3) und sulfidische (In2S3,
CuxS) Schichten auf dünne TiO2 Schichten abgeschieden. Die TiO2 -
DS 22 Postersitzung
Schichten wurden im sol - gel - Verfahren (sglux GmbH) hergestellt. Die
Charakterisierung der Proben erfolgte nach Beschichten und Tempern in
Luft bzw. in Ar/H2S - Atmosphäre mit XPS, Kelvin-Sonden und transienter
und spektraler Photospannung. Je nach Oberflächenbehandlung
variiert die Austrittsarbeit um bis zu 0.6 V und wechselt die Photospannung
das Vorzeichen. Die Entstehung von Volumendefekten im TiO2 nach
Tempern in H2S wird durch Aufbringen von Al2O3 stark unterdrückt. Die
Korrelation zwischen elektronischen und chemischen Eigenschaften wird
diskutiert.
DS 21.4 Do 16:30 HS 32
Fingerprints of not thermal distributed charge carriers in the
photocurrent of an InP photovoltaic structure at low temperatures.
— •Matthias Neges, Klaus Schwarzburg, and Frank
Willig — Glienicker Str. 100, 14109 Berlin, Germany
Photocurrent excitation spectra of a InP/SnO2 hetero junction photovoltaic
device have been measured in the temperature range of 10-300
K. Below 80 K, the spectra show a periodic modulation with a beat frequency
that corresponds to the LO phonon frequency. Minima in the
photocurrent spectra correspond to a LO phonon cascade that scatters
an electron close to the band edge. Outside this resonance, the photocurrent
is enhanced with respect to the photocurrent observed at higher
temperatures (>80 K).
Monte Carlo simulations reveal the principal mechanism that is responsible
for the photocurrent enhancement at lower temperatures. In
addition, they give insight into the energetic distribution of the photogenerated
carriers. At lower temperatures, the distribution departs strongly
from a thermal distribution. At room temperature, a large portion of the
excess carriers is thermalized within a few 100 ps. Nonetheless, a clear
deviation from a thermalized charge carrier distribution can be observed.
Implications of these findings for 3rd generation photovoltaic devices will
be discussed.
DS 21.5 Do 16:45 HS 32
Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Trägern — •Karsten Otte
und Gerd Lippold — Solarion GmbH, Ostende 5, 04288 Leipzig
Dünnschichtsolarzellen mit CuInSe2 (CIS) als Absorberschicht auf
flexiblen Trägermaterialien erlauben neue Anwendungsmöglichkeiten
der Photovoltaik. Ein weiterer Vorteil ist die Herstellung in hochproduktiven
Rolle-zu-Rolle Prozessen. Die industrielle Produktion dieser
Dünnschichtsolarzellen auf flexiblen Trägern (insbesondere Polyimid)
wird vorgestellt und an Hand von einigen Beispielen diskutiert.
Aufgrund ihres geringen Gewichtes, eignen sich diese Solarzellen ausgezeichnet
für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt - eine Optimierung
des Schichtaufbaus und des Wirkungsgrades sind jedoch dafür
unerlässlich. Anhand von komplementären Verfahren der spektroskopischen
Echtzeitanalytik wird die Abscheidung der CIS-Absorberschicht
erstmals in einem industriellen Prozess kontrolliert und optimiert. Die
Möglichkeiten und Vorteile der verwendeten spektroskopischen in-situ-
Ramanstreuung und in-situ-Röntgen-Fluoreszenzanalytik für die Kontrolle
der Schichtzusammensetzung, der Schichtdicke und der Phasenzusammensetzung
wird vorgestellt.
Zeit: Dienstag 14:30–17:00 Raum: Poster B
DS 22.1 Di 14:30 Poster B
In-Situ Reflectance Anisotropy Spectra (RAS) Investigation —
•Thorsten Bork 1 and A. Bakin 2 — 1 Hahn-Meitner-Institute, Berlin,
Germany — 2 Institute for Semiconductor Technology - Technical University
of Braunschweig, Germany
For the industrial development of the benefits of III/V and Si monolithical
integration it is necessary to grow these structures on exactly oriented(001)Si
substrates. A detailed investigation of the growth of a buffer
layer is described here. In our present work we also develop thick InP layer
growth on Si. The growth of InP layers was performed in horizontal IR-
heated MOVPE AIX-200 machines. The growth of 40-nm thick InP buffer
layers was performed employing phosphine (PH3) and as alternative
phosphorus source TBP. The further growth of the 2000-4000nm thick
InP layers was performed employing the phosphorus source TBP. In-situ
reflectance anisotropy spectra (RAS) investigations have been for the first
time employed to monitor and optimize the InP growth on Si. The samples
were investigated using atomic-force microscopy(AFM), scanning
electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy(TEM), xray
diffraction (XRD), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) as well
as defect etching and optical microscopy with Nomarski contrast. The
process of InP growth observed is discussed. The influence of different