Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3427
Rech, Bernd
Solarzellen aus amorphem Silizium mit hohem stabilem Wirkungsgrad. Zum Einfluss des p/o-Grenzflächenbereichs und der intrinsischen Absorberschicht
152 S., 1997
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Konzepten, den stabilisierten
Wirkungsgrad von Solarzellen aus amorphem Silizium zu erhöhen. Im Mittelpunkt stehen dabei der
p/i-Grenzflächenbereich und die intrinsische Absorberschicht. Die verstärkte Degradation von Solarzellen, die Pufferschichten im p/i-Grenzflächenbereich enthalten, wird durch eine Reduktion des elektrischen Feldes im Volumen der i-Schicht erklärt. Ein neues Design des
p/i-Grenzflächenbereichs erhöht die Leerlaufspannung, ohne zu einer verstärkten Alterung im Füllfaktor zu führen. Intrinsische Absorberschichten, die bei niedrigen Substrattemperaturen mit hoher Wasserstoffverdünnung des Silan-Prozeßgases abgeschieden werden, verringern die Alterung im Füllfaktor und in der Leerlaufspannung. Bei besonders hohen Wasserstoffverdünnungen wird sogar ein Anstieg der Leerlaufspannung bei langandauernder Beleuchtung beobachtet.
Begleitende Materialuntersuchungen zeigen, daß sich die verbesserten
Solarzelleigenschaften in guten Struktur- und elektronischen Transporteigenschaften des neuen Absorbermaterials widerspiegeln. Zur Erklärung der verschiedenen beobachteten Effekte zur Leerlaufspannung wird
ein einfaches Modell vorgestellt, das auf einer analytischen Betrachtung der Dunkelkennlinien beruht.
Die Umsetzung der bei Einfachzellen erfolgreichen Konzepte resultierte in einer a-Si:H/a-Si:H Stapelzelle, die nach weniger als 10 % relativer Alterung bei 9,2 % Wirkungsgrad stabilisierte. Derzeit werden die entwickelten Solarzellenprozesse in die Pilotfertigung der Phototronics Solartechnik GmbH, Putzbrunn übertragen.
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