Erzeugung elektrisch effektiver Heteroübergänge im Schichtsystem (001)GaAs/Cu(InGa)Se2/ZnS(Se) durch Koverdampfung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Gerald Wagner
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 24572085

Gegenwärtig wird der in Cu(InGa)Se2-basierenden Solarzellen notwendige p/nÜbergang durch das Aufbringen einer CdS-Pufferschicht realisiert. Zunehmend wird aber versucht, das CdS z.B. durch polykristallines ZnS oder ZnSe sowie ZnInxSey zu ersetzen. Damit konnten bereits Effizienzen bis zu 18 % [1-6], bei Verwendung von ZnSe- bzw. ZnInxSey-Pufferschichten 11.6% [7], 12% und 15% [8,9] sowie 13% bis 15.7% [6] erreicht werden. Zur Abscheidung der Pufferschicht werden die Koverdampfung, CVD [10] aber auch CBD und MOVPD [11] eingesetzt. Das Aufbringen der polykristallinen Cu(InGa)Se2-Absorberschicht erfolgt zuvor in einem 3-Stufenprozeß durch Koverdampfung [12-16]. Über Versuche, das gesamte polykristalline Doppelheteroschichtsystem in einem einzigen Prozess aufzubringen, wird kaum berichtet. Dass auch so polykristalline Doppelheterostrukturen mit Effizienzen zwischen 11% und 14% herstellbar sind, haben Ohtake et al. [8,17] gezeigt. Über einkristalline Doppelheterostrukturen, d.h., epitaktisches Wachstum vom Absorber und ZnS-Puffer, ist bisher nicht berichtet worden. Unser Ziel soll deshalb die Herstellung eines effektiven p/nÜbergangs in einkristallinen (001)GaAs/Cu(InGa)Se2/ZnS(Se)-Doppelheterostrukturen sein. Der Aufbau einer Koverdampfungsapparatur und die Schichtcharakterisierung sollen unter dem Aspekt der Realisierung von strukturell und chemisch scharfen Heteroübergängen durchgeführt werden. Die Verfolgung der Schichtbildung wird in-situ durch Integration eines optischen Meßsystems ermöglicht. Die I/U-Charakteristik soll die Wirksamkeit des p/n-Übergangs zwischen Absorber und ZnS-Puffer prüfen. Die Untersuchungen dienen überdies dem tieferen Verständnis der Gitterangleichung und der Interdiffusionsprozesse an den inneren Grenzflächen GaAs/Cu(InGa)Se2 und Cu(InGa)Se2/ZnS(Se)-Pufferschicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen