Walder , Cordula (2015) Development of a high voltage top cell for silicon thin-film solar cells. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

he development of multijunction solar cells is a promising approach to increase the efficiency of silicon thin-film photovoltaics. The objective of this work is to investigate how to optimise a high bandgap top cell and if the use of hydrogenated amorphous silicon alloys (a-SiO:H, a-SiC:H) as absorber materials is reasonable. According to the simulation results of this work, hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) is the preferable top cell absorber material for a triple cell. However, for a quadruple cell, amorphous silicon alloys (a-SiO:H, a-SiC:H) with a higher bandgap of 2.08 eV are beneficial as top cell absorbers. Methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) were used as alloying source gases. Intrinsic amorphous silicon carbide layers produced with CH4 show better single layer and cell properties than intrinsic amorphous silicon oxide layers produced with CO2. Employing CH4 in the i-layer, a single cell open circuit voltage of 1 V is achieved. In summary, the optimum top cell absorber for a quadruple stack should have a bandgap of 2.08 eV and be made of amorphous silicon carbide with high hydrogen and low carbon content.

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Entwicklung einer Hochvolt-Topzelle für Silizium-Dünnschicht-Solarzellen

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Die Entwicklung von Mehrfachsolarzellen ist ein vielversprechender Ansatz, um die Effizienz von Silizium Dünnschichtsolarzellen zu erhöhen. Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, wie die oberste Teilzelle optimiert werden kann und ob der Einsatz von a-SiO:H oder a-SiC:H als Absorbermaterialien sinnvoll ist. Gemäß der Simulationsergebnisse dieser Arbeit ist a-Si:H als Topzellenabsorber für eine Dreifachzelle optimal. In einer Vierfachzelle hingegen ist es vorteilhaft, dafür eine amorphe Siliziumlegierung mit einer höheren Bandlücke von 2.08 eV einzusetzen. Als Prozessgase für diese Legierungen wurden Methan (CH4) und Kohlenstoffdioxid (CO2) verwendet. i-a-SiC:H-Schichten, die mit CH4 hergestellt wurden, führen zu besseren Einzelschicht- und Zelleigenschaften als i-a-SiO:H-Schichten, die mit CO2 prozessiert wurden. Durch die Legierung der intrinsischen Schicht mit CH4 wird in dieser Arbeit eine Leerlaufspannung der Einzelzelle von 1 V erzielt. Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die oberste Teilzelle einer Vierfachzelle eine Bandlücke von 2.08 eV haben und mit i-a-SiC:H hergestellt werden sollte.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Dünnschichtsolarzelle, Mehrfach-Solarzelle, Energielücke, Siliciumcarbid, Siliciumoxide
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	18 Dec 2015 09:21
Last Modified:	18 Dec 2015 10:41
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/2573
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-26547
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