Absorptionsarme TCO-Schichten mit hoher Ladungsträgermobilität

Transparente, leitfähige Oxide (TCO)

Transparente, leitfähige Oxidschichten (englisch: transparent conductive oxide: TCO) vereinen eine hohe Leitfähigkeit mit einer hohen Transmission für einen breiten Spektralbereich des Sonnenlichtes. Sie eignen sich daher hervorragend als Kontaktmaterialien auf der lichtzugewandten Seite der Solarzelle. Aufgrund ihres Brechungsindex von ungefähr 2 im sichtbaren Spekralbereich eignen sie sich auch zur Entspiegelung von hochbrechenden Halbleitermaterialien.

TCOs spielen im Lichtmanagement in Solarzellen daher eine große Rolle, sie lassen sich auch mit rauen Oberflächen zur Lichtstreuung wachsen oder nachträglich nasschemisch texturieren. Eine besondere Herausforderung stellt auch das Wachstum hochqualitativer TCO-Schichten auf rauen Oberflächen bei niedrigen Substrattemperaturen (< 200 °C) dar.

Gegenstand unserer Forschung sind vor allen Dingen gesputterte Schichten aus aluminiumdotiertem Zinkoxid. Zinkoxid stellt in vielen Anwendungen eine kostengünstige Alternative zu Indiumzinnoxid (ITO) dar. Durch eine gezielte Optimierung der Depositionsparameter und thermische Nachbehandlung lassen sich die Materialeigenschaften für verschiedenste Solarzellentechnologien optimieren, darunter HIT-Solarzellen, Dünnschichtsolarzellen auf der Basis von amorphem und mikrokristallinem Silizium sowie Chalcopyritsolarzellen.

Unsere Arbeitsschwerpunkte

  1. ZnO:Al-Schichten mit hohen Ladungsträgermobilitäten
  2. Reduktion der optischen Verluste in ZnO:Al
  3. Wachstum hochqualitativer TCO-Schichten auf rauen Substraten
  4. TCO-Schichten auf amorph-kristallinen Silizium-Heterostrukturen
  5. Grenzflächen zwischen TCO-Schichten und Halbleitern (mit Gruppe Grenzflächendesign)

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