Dresden 2011 – wissenschaftliches Programm
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HL: Fachverband Halbleiterphysik
HL 68: Photovoltaics: Chalcopyrites II
HL 68.2: Vortrag
Donnerstag, 17. März 2011, 10:30–10:45, FOE Anorg
Untersuchung der kristallographischen und elektronischen Struktur von Cu2ZnSnS4 mittels Röntgenabsorptionspektroskopie — •Justus Just1,2, Thomas Unold2, Dirk Lützenkirchen-Hecht1, Hans-Werner Schock2, Susan Schorr2 und Ronald Frahm1 — 1Bergische Universität Wuppertal — 2Helmholtz-Zentrum-Berlin, Institut für Technologie E-I3
Als alternatives Absorbermaterial für Dünnschichtsolarzellen im Vergleich zu herkömmlichen Chalkopyriten Cu2(In,Ga)(S,Se)4, bietet sich Cu2ZnSnS4 (CZTS) in chalkopyrit-verwandter Kesterit-Struktur an, und ist bislang kaum erforscht. Alle enthaltenen Elemente bzw. deren Verbindungen sind ungiftig und zu genüge in der Erdkruste enthalten, daher ist eine besonders kostengünstige Herstellung denkbar. Weiterhin hat CZTS eine zum Sonnenspektrum ideal angepasste Bandlücke von ca. 1,5eV und bietet einen hohen Absorptionskoeffizienten ∼104/cm für sichtbares Licht. Somit eignet sich diese Verbindung ideal zur Herstellung von Dünnschichtsolarzellen. CZTS und dessen strukturverwandte Fremdphasen wurden mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie bezüglich ihrer kristallografischen Struktur (EXAFS und Röntgenbeugung) und ihrer elektronischen Struktur nahe der Leitungsbandkante (XANES) untersucht. Die präsentierten Ergebnisse zeigen einen deutlichen Zusammenhang zwischen der aus theoretischen Kalkulationen bestimmten elektronischen Zustandsdichte unbesetzter Zustände und der gemessenen Röntgenabsorption. Dies ermöglicht eine quantitative Identifikation von Fremdphasen in den mittels Ko-Verdampfung hergestellten Dünnschichten.