Spektroskopische Untersuchungen zur Dotierung von polykristallinen CdTe-Schichten für Solarzellen

Kraft, Christian GND

Gegenüber dem aktuellen industriellen Standard können mit dem Halbleiter Cadmium-Tellurid (CdTe) für Solarzellenanwendungen deutlich bessere Wirkungsgrade erreicht werden, sofern grundlegende physikalische Eigenschaften des Materials besser erforscht werden. Das Ziel dieser Dissertation ist vor diesem Hintergrund die Untersuchung der Photolumineszenz (PL) von CdTe unter dem Einfluss von chemischen Behandlungen, Ionenimplantationen und neuartigen Herstellungsmethoden und die Korrelation der PL mit den elektrischen Eigenschaften der aus dem entsprechenden Material prozessierten Solarzellen. In der PL unbehandelter CdTe-Schichten wird dabei erstmals ein Übergang detektiert, der mit Cadmiumleerstellen assoziiert werden kann. Weiterhin wird die Phononenkopplung des dominanten Übergangs in der PL von chemisch unterschiedlich behandelten Schichten mit den Wirkungsgraden von Solarzellen korreliert, die aus den entsprechenden Schichten prozessiert werden. Auch Zusammenhänge mit exzitonischen Übergängen in der PL werden beobachtet und interpretiert. Die Ionenimplantation als Methode der Materialmodifizierung erlaubt die Dotierung von CdTe-Schichten mit Phosphor und eine Verbesserung der Kenndaten von Solarzellen, die aus den entsprechenden Schichten prozessiert werden. Zusätzlich wird ein neuartiges Anlagenkonzept konzipiert und umgesetzt, mit dem Solarzellen hergestellt werden können, die mit Zellen aus konventionellen Herstellungsverfahren vergleichbar sind. Das neue Anlagenkonzept ermöglicht darüber hinaus die Herstellung von CdTe-Schichten, bei denen in situ die Stöchiometrie verändert und gezielt Fremdmaterial eingebracht werden kann. Insgesamt ist es gelungen, sowohl ein tieferes Verständnis der grundlegenden Eigenschaften des Materials für Solarzellenanwendungen zu gewinnen, als auch diese Erkenntnisse auf die Herstellung von Solarzellen aus CdTe anzuwenden.

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Kraft, Christian: Spektroskopische Untersuchungen zur Dotierung von polykristallinen CdTe-Schichten für Solarzellen. 2012.

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