Posterpreis für MatSEC-Doktoranden auf dem MRS-Frühjahrstreffen

Auf der Tagung der Materials Research Society (MRS) in San Francisco ist der Posterbeitrag von Kai Neldner aus der HZB-Abteilung Kristallographie (EM-AKR) mit einem Preis des Symposiums B "Thin-Film Compound Semiconductor Photovoltaics" ausgezeichnet worden. Kai Neldner, der als Doktorand der HZB-Graduiertenschule "Materials for Solar Energy Conversion " (MatSEC) am HZB forscht, stellte dort Ergebnisse zu den strukturellen Eigenschaften von Kesteriten (Cu₂ZnSnS₄ - CZTS) im Verhältnis zu Abweichungen von deren Stöchiometrie vor.

Kesterit-basierte Dünnschichtsolarzellen mit Effizienzen bis zu 12,6% werden mit einem Absorbermaterial realisiert, das bzgl. seiner chemischen Zusammensetzung von der stöchiometrischen Verbindung Cu₂ZnSn(S,Se)₄ abweicht, insbesondere zeigt es eine Cu-arme/Zn-reiche Zusammensetzung. Da die elektronischen Eigenschaften eines Halbleiters von seiner Kristallstruktur abhängen, besteht großes Interesse daran, den strukturellen Hintergrund dieser Stöchiometrieabweichungen systematisch zu untersuchen und mit anderen Eigenschaften, wie dem Auftreten von Sekundärphasen, zu korrelieren.

Kai Neldner synthetisierte nicht-stöchiometrische CZTS Pulverproben mittels einer Festkörperreaktion und untersuchte die strukturellen und chemischen Eigenschaften an den beiden Großgeräten des HZB, BESSYII und BERII.

Mit den so erhaltenen Ergebnissen konnte er nachweisen, dass die CZTS-Kesteritphase Abweichungen von der Stöchiometrie unter Beibehaltung der Kesterit-Struktur und Ausbildung bestimmter Punktdefekte toleriert. Damit wurde gezeigt, dass sich die Kesterit-Struktur auf Cu-arme/Zn-reiche bzw. Cu-reiche/Zn-arme Zusammensetzungen ohne strukturelle Änderungen, mit Ausnahme der Kationenverteilung, anpassen kann.