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Abstract:
Ziel der Arbeit war es, die effizienzlimitierenden Rekombinationsprozesse in zwei am HZB entwickelten Siliziumsolarzellen zu identifizieren und ein Verständnis für die physikalischen Mechanismen zu erarbeiten, die diese Rekombinationsprozesse bestimmen. Untersucht wurden die a-Si:H/c-Si-Heterostruktursolarzelle auf n- und p-dotierten Siliziumwafern sowie eine Dünnschichtsolarzelle mit poly-Si(p)-Absorberschicht. Es konnte aufgezeigt werden, welche Mechanismen die Leerlaufspannung in den verschiedenen Zelltypen limitieren. Die a-Si:H/c-Si Zellen ermöglichen hohe Leerlaufspannungen von bis zu 730mV, wobei in der Literatur bereits bekannt ist, dass dabei die Minimierung der a-Si:H/c- Si-Grenzflächenrekombination entscheidend ist. Mit Hilfe einer im Rahmen dieser Arbeit entwickelten computergestützten Auswertung der injektionsabhängigen Ladungsträgerlebensdauer (CA-PCD Methode) war es möglich zu analysieren, wie sich die Grenzflächenrekombination durch das Zusammenspiel von Defekt- und Feldeffektpassivierung minimieren lässt und unter welchen Bedingungen das Schichtsystem so weit optimiert ist, dass die Augerrekombination die implizite Leerlaufspannung limitiert. Die poly-Si-Dünnschichtsolarzelle erreicht beim aktuellen Entwicklungsstand Leerlaufspannungen von knapp 500mV, hat dafür aber potenziell einen Vorteil gegenüber der a-Si:H/c-Si-Zelle was die Produktionskosten betrifft. Durch die Analyse von Strom-Spannungs-Kennlinien mit Hilfe von numerischen AFORS-HET-Simulationen konnten elektronische Defekte im Volumen der poly-Si-Absorberschicht als effizienzlimitierend identifiziert werden.