Hocheffiziente Chalkopyrit-Solarzellen durch gezielte Bandanpassung der Heterokontakte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Marcus Bär
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5453302

Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von Chalkopyriten besitzen ein großes Potenzial, die Kosten für photovoltaisch erzeugte Energie im Vergleich zur herkömmlichen Si-Technologie enorm zu reduzieren. Die Chalkopyrit-Solarzelle ist eine Heterostruktur der Schichtfolge Substrat/Mo/CIGSSe/CdS/i-ZnO/n+-Zn0. Der theoretisch erreichbare Wirkungsgrad eines solchen Bauelementes liegt bei 30%. Trotz intensiver Forschung bleiben entsprechende Solarzellen jedoch bisher hinter den Erwartungen zurück, was in vielen Fällen vor allem auf ein Verständnisdefizit hinsichtlich der chemischen und elektronischen Struktur an den entscheidenden Heterogrenzflächen zurückzuführen ist. Mit der Kombination aus Röntgen- (XPS) und UV-Licht-angeregter (UPS) sowie inverser (IPES) Photoelektronenspektroskopie hat man aber nun ein Werkzeug zur Hand, mit dem man ein umfassendes Bild der elektronischen und chemischen Situation und der Bandanpassung an solch en Heterokontakten zeichnen kann. Jüngste Ergebnisse zeigen, dass es an Heterokontakten mit Chalkopyriten mit einer Bandlücke von 1.54 eV, welche theoretisch den höchsten Wirkungsgrad versprechen, zu ungünstigen Banddiskontinuitäten kommt. Genau hier setzt das Forschungsvorhaben an: Ziel ist es, durch Oberflächenmodifikation bzw. durch Einbringen geeigneter Zwischenschichten die elektronische Struktur der Heterokontakte gezielt zu verbessern.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Auslandsstipendien
• Gastgeber: Professor Dr. Clemens Heske