p-i-n

Sputterheizung CdS-Kammer (Foto: Gabi Haindl)

Solarzellen mit alternativen Absorbern

Das Fachgebiet Oberflächenforschung koordiniert das Verbundprojekt PINET zur Erschließung alternativer hochabsorbierender Verbindungshalbleiter für polykristalline Dünnschichtsolarzellen. Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von CdTe, CIGS und µc/a-Si sind bereits kommerziell erfolgreich. Für zukünftige Solarzellen mit höheren Wirkungsgraden und geringeren Herstellungskosten sind weitere Lösungen wünschenswert.

Als Bauelementstruktur soll eine p-i-n-Struktur realisiert werden, da diese aufgrund grundlegender physikalischer Überlegungen prinzipielle Vorteile für die Energieumwandlung aufweist. Die p-i-n-Struktur besteht aus einem quasi-intrinsischen Verbindungshalbleiter und einem p- und n-leitenden Heterokontakt mit großer Bandlücke. Während für die n-dotierten Kontakte eine breite Palette von Materialien zur Verfügung steht, ist die Materialbasis für den p-seitigen Kontakt nicht zufriedenstellend gelöst. Daher ist es erforderlich neben neuen Verbindungshalbleitern auch neue p-leitende Elektrodenmaterialien zu erschließen.

Für die Funktionsfähigkeit der p-i-n-Struktur sind letztlich eine geeignete Bandanpassung und die Passivierung von Grenzflächendefekten essentiell. Einen weiteren Schwerpunkt stellt daher die Entwicklung von Strategien zur gezielten Modifizierung von Grenzflächen in Halbleiter-Heterostrukturen dar. Angestrebt wird die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen mit alternativen hoch-absorbierenden Verbindungshalbleitern und p-i-n-Struktur, mit denen ein Wirkungsgrad von über 10% demonstriert werden kann.

Die Charakterisierung der Solarzellen und ihrer einzelnen Schichten umfasst die experimentelle Analyse der elektronischen Struktur und der morphologischen, elektrischen und optischen Eigenschaften sowie theoretische Untersuchungen zur elektronischen Struktur und zu Defekteigenschaften.

Die Koordination des Projektes erfolgt durch Prof. Dr. Wolfram Jaegermann und Prof. Dr. Andreas Klein. Die Projektpartner des PINET-Projektes sind: