Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 14: Photovoltaik II

HL 14.7: Vortrag

Dienstag, 23. März 1999, 12:00–12:15, H1

Untersuchung des elektrischen Transports in µc-Si:H p-i-n Solarzellen — •J. Zimmer, H. Stiebig, T. Brammer, F. Finger und H. Wagner — Forschungszentrum Jülich GmbH, D-52425 Jülich

Mikrokristalline (µc-Si:H) pin Solarzellen weisen im Vergleich zu kristallinen (c-Si) und amorphen (a-Si:H) Dioden schon bei kleinen Vorwärtsspannungen einen hohen Dunkelstrom auf. Um das elektrische Transport- und Rekombinationsverhalten von µc-Si:H Dioden unter Berücksichtigung der anisotropen Mikrostruktur des mittels PECVD gewachsenen Materials zu studieren, wurde ein zweidimensionales (2D) numerisches Simulationsprogramm entwickelt. Dabei haben wir eine hohe Kristallinität und Kristallite angenommen, die von Korngrenzen mit hoher Defektdichte umgeben sind. Die Bandoffsets zwischen den amorphen und kristallinen Bereichen, die als Potentialbarrieren für die Elektronen und Löcher wirken, wurden auf das Leitungs- und Valenzband gleichermassen aufgeteilt. Als freie Ladungsträgerbeweglichkeiten wurden Werte verwendet, wie man sie in poly-Si findet. Ein Vergleich von experimentellen und simulierten Daten der Dunkel- und Hellkennlinien sowie der spannungs- und biaslichtabhängigen Quanteneffizienz zeigen, dass die einzelnen Kristallite nicht von amorpher Phase umgeben sein können, da dies den Transport zu stark beeinträchtigen würde. Die 2D Simulationen legen nahe, dass bei einer Anordnung des a-Si:H in Form von grösseren Clustern dieses umflossen werden kann. Darüberhinaus kann sich amorphe Phase auch zwischen den einzelnen ‘Säulen‘ des columnar wachsenden µc-Si:H befinden, ohne dass die Transporteigenschaften signifikant beeinflusst werden. Wir werden in diesem Beitrag den Einfluss von Potentialbarrieren, Korngrenzen und den Interfacebereichen auf die Device Eigenschaften diskutieren.