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Analysen für Chalkogenid-Dünnschicht-Solarzellen

Theorie und Experimente

AutorAndreas Stadler
VerlagVieweg+Teubner (GWV)
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl216 Seiten
ISBN9783834896384
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis64,99 EUR
Andreas Stadler entwickelt anhand ausgesuchter, verlässlicher Modelle (Swanepoel, Quantentheorie) neue, näherungsfreie und umfassende Modelle für die optoelektrische Analyse und Simulation von Dünnschichten und Solarzellen. Der systematische Zusammenhang von Messergebnissen gesputterter TCO- und Sulfid-Schichten sowie gänzlich in situ gesputterter Dünnschicht-Solarzellen aus diesen Materialien wird entlang der verwendeten Prozessparameter aufgezeigt.

Dr. Andreas Stadler arbeitet als Wissenschaftler an der Universität Salzburg und dem Christian Doppler Labor für Anwendungen von Sulfosalzen in der Energiewandlung.

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Inhaltsverzeichnis
1 Inhalt6
2 Einleitung8
2.1 Die Nutzung des Sonnenlichts8
2.2 Literatur zur Einleitung11
3 Theorie12
3.1 Optische Grundlagen für Grenzflächen und Volumina von Festkörpern12
3.1.1 Transmissions- t und Reflexionskoeffizienten r12
3.1.2 Transmissions- T, Absorptions- Aund Reflexionsgrade R22
3.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an Ein- und Zwei-Schieht-Systemen35
3.2.1 Physikalische Größen für Eln-Schtcht-Systeme35
3.2.2 Das erweiterte Ein-Schicht-System57
3.2.3 Das exakte Zwei-Schichten-System62
3.2.4 Grundlegendes zum Verm essen von Mehr-Als-Zwei-Schichten-Systemen68
3.3 Der Vergleich mit dem Keradec/Swanepoel-Modell68
3.3.1 Parameter des Substrats68
3.3.2 Die wellenlängenabhängige Transmissionsrate T (nSch,a.Sch,dsch) nach Keradec69
3.3.3 Brechungsindex nSch und Absorptionskoeffizient ?Sch nach Swanepoel72
3.4 Quantenmechanisches Modell78
3.4.1 Quantenmechanisches Modell für ein Ein-Schicht-System78
3.4.2 Quantenmechanisches Modell für Zwei-Schichten-Systeme83
3.5 Elektrische Bestimmung des spezifischen Widerstandes dünner Schichten85
3.5.1 Van-der-Pauw Methode85
3.5.2 Lineare Vier-Spitzen-Methode87
3.5.3 Zwei-Spitzen-Methode89
3.5.4 Einnuss des Substrats und der Meßspitzen91
3.6 Dotierstoffkonzentrationen, Beweglichkeiten und Stoßzeiten91
3.6.1 Dotierstoffkonzentrationen n, p und Energieniveaus E91
3.6.2 Beweglichkeit ? und Stoßzeit ?100
3.7 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen104
3.7.1 Theoretische Strom-Spannungs-Kennlinie und Ersatzschaltbild104
3.7.2 Einfluss des Lichtspektrums auf die I(U)-Kennlinie111
3.7.3 Alterung118
3.8 Literatur zur Theorie120
4 Experimente122
4.1 Das Materialsystem der Sulfide122
4.1.1 Allgemeines zu Sulfiden für die Photovoltaik122
4.1.2 Auswahl der Materialien, Produktionsverfahren und Analysemethoden123
4.1.3 Untersuchte Materialien124
4.2 UV/Vis/NIR-Spektroskopie an transparenten und opaken Schichten126
4.2.1 Transparente isolierende Glas- und BSG-Substrate126
4.2.2 Transparente,leitende Oxide TCO (Transparent Conducting Oxides)128
4.2.3 Opake, absorbierende Sulfide142
4.3 Elektrische Bestimmung des spezifischen Schichtwiderstandes158
4.3.1 Aluminiumdotierte Zinkoxid (ZnO:AI) Schichten159
4.3.2 Zinnsulfid (SnxSy) Schichten160
4.4 Strom-Spannungs-Messungen an Solarzellen162
4.4.1 Solarzellen mit Zinnsulfid SnxSy Absorberschichten162
4.5 Literatur zu den Ergebnissen175
5 Zusammenfassung182
5.1 Zusammenfassung der Ergebnisse182
5.2 Literatur zur Zusammenfassung191
6 Anhänge192
Anhang A:Exaktes Lösen eines Polynoms 3. Grades192
Anhang B: Exaktes Lösen eines Polynoms 4. Grades196
Anhang C: Perkin Eimer Lambda 750 UV/Vis/NIR Spektrometer198
Anhang D: Strom-Spannungs-Meßplatz mit Sonnensimulator200
Anhang E: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn und Sauerstoff 0 ,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1202
Anhang F: Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0 undAluminium Al entsprechend der Inorganic Crystal Structure DatabaseICSD 2009/1204
Anhang G:Verbindungen, ausschließlich mit Zink Zn, Sauerstoff 0, Stickstoff N und Aluminium AI entsprechend der Inorganic Crystal StructureDatabase ICSD 2009/1205
Anhang H: Verbindungen, ausschließlich mit Zinn Sn und Schwefel S,entsprechend der lnorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1206
Anhang I:Verbindungen, ausschließlich mit Bismut Bi und Schwefel S,entsprechend der Inorganic Crystal Structure Database ICSD 2009/1207
7 Schlagwortverzeichnis208

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