Optisches Glimmentladungsspektrometer
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das GDOES wurde in den letzten drei Jahren maßgeblich in der Entwicklung von Cu(In,Ga)Se2 - (CIGS) und Cu2ZnSnSx-4Sex - (CZTS) Dünnschicht-Solarzellen und den darin enthaltenen Funktionsschichten verwendet. Unter anderem kam es im Projekt Plasma-Cigs zur Evaluation der chemischen Zusammensetzung der hergestellten Schichten zum Einsatz. Zum einen war das GDOES zur Überprüfung der erzeugten Schichten von Bedeutung, da damit die Eignung der Schichten in der jeweiligen Position der Dünnschichtzelle abgeschätzt werden konnte. Zum anderen konnte in diesem Projekt mit Hilfe der Ramanspektroskopie, XRD und des GDOES die Zuordnung von In-Situ-Messungen einer Präcursoroberfläche mittels Pyrometer während der Selenisierung von CIGS-Absorbern und dem aus diesem Schritt resultierenden Gefüge vorgenommen werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer verbesserten Prozesskontrolle bei der Herstellung von CIGS-Absorbern für die Solarzellenfertigung. Darüber hinaus konnten mittels GDOES erstmals Erkenntnisse zum lokalen Natriumeinbau in Molybdänelektroden sowie in Molybdändiselenidschichten gewonnen werden. Für das Verständnis über die Rolle der Molybdändiselenidschicht in CIGSe-Dünnschichtsolarzellen ist dies von großer Bedeutung. Auch in der direkten Zusammenarbeit mit Industriepartnern konnten mittels des Einsatzes des GDOES wichtige Erkenntnisse erarbeitet werden, die als Grundlage für Simulationen von Solarzellen verwendet wurden. Hier spielt insbesondere das Tiefenprofil der Elementkonzentration von Indium, Gallium, Schwefel und Selen eine wichtige Rolle. Durch die hohe Tiefenauflösung und genaue chemische Analyse konnten tiefenabhängige Materialparameter bestimmt werden. Die Zuverlässigkeit der GDOES Ergebnisse konnte mit der weitaus aufwendigeren Methode des EDX an TEM-Lamellen von unterschiedlichen Absorbern verifiziert werden. Die Möglichkeit der schnellen Messung erlaubte auch die Untersuchung der lateralen Homogenität von Solarmodulen durch eine Vielzahl an Messungen an verschiedenen Positionen, sowie an lokalen Defekten. Neben den Aktivitäten im Bereich der Dünnschichtsolarzellen wurden auch Untersuchungen auf dem Gebiet der Batteriespeicher durchgeführt. Hier wurden Anoden von Lithium Batterien mit dem GDOES untersucht, um das Lithiumprofil in den CuSn-Anodenschichten zu bestimmen. Hierdurch können Rückschlüsse auf Batteriealterungsprozesse gezogen werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- “Synthesis and characterization of size controlled tin and tin-alloy nanoparticles for Lithium-Ion Battery applications“ Fachtagung Kraftwerk Batterie 2014, Münster
N. Oehl, M. Knipper, J. Kolny-Olesiak, T. Plaggenborg, J. Parisi
- Bandgap extraction from quantum efficiency spectra of Cu(In,Ga)Se2 solar cells with varied grading profile and diffusion length, Thin Solid Films
M. Richter, M. S. Hammer, T. Sonnet, J. Parisi
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.tsf.2016.08.022)
