López Salas, José Fabio (2018) Modeling and simulation of charge carrier recombination dynamics in Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

Solar cells with thin Cu(In,Ga)(S,Se)2 absorber films are well established in the photovoltaics market. They offer an advantage over other thin film technologies thanks to their lower content of elements with high toxicity or low earth abundance like Cd and Te. One approach to further improve the quality of production of these cells is to develop a method of material quality assessment during production that is fast, contactless and non-destructive. Time-resolved photoluminescence (TRPL) measurements offer all these characteristics. This work aims to establish the requirements to extract meaningful information about charge carrier recombination dynamics and solar cell performance parameters from TRPL measurements. To achieve this goal experiments and simulations are carried out. The material parameters are extracted from experiments and then built into the simulation model. Results from experiments also serve as the basis to verify the validity of this model. Parameter variations within the simulations function as one of the main methods in this work to gain deeper physical insight into the processes taking place during TRPL measurements.

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Modellierung und Simulation der Rekombinationsdynamik der Ladungsträger in Cu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen

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Solarzellen mit Cu(In,Ga)(S,Se)2-Absorberschichten sind bereits auf dem Photovoltaikmarkt etabliert. Ihr geringerer Inhalt an toxischen oder seltenen Elementen wie Cd oder Te ist einer ihrer Vorteile gegenüber anderen Dünnschichttechnologien. Ein Ansatz, um die Qualität dieser Zellen zu steigern, ist die Entwicklung einer kontaktlosen und zerstörungsfreien Methode zur Qualitätsauswertung während der Produktion. Zeitaufgelöste Photolumineszenzmessungen (TRPL) erfüllen alle diese Bedingungen. Das Ziel dieser Arbeit ist, die notwendigen Bedingungen zu erkennen, bei denen TRPL-Messungen zuverlässige Informationen über die Rekombinationsdynamik der Ladungsträger und die Leistungsparameter der Solarzellen liefern. Zu diesem Zweck werden Simulationen und Experimente durchgeführt. Materialparameter werden experimentell bestimmt und in das Simulationsmodell eingebaut, während Experimente als Grundlage dienen, um die Gültigkeit dieses Modells zu überprüfen. Parametervariationen innerhalb der Simulationen dienen dazu, das physikalische Verständnis über die Prozesse, die bei TRPL-Experimenten eine Rolle spielen, zu vertiefen.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Simulation, CIGS-Solarzelle, Dünnschichtsolarzelle, Photolumineszenz
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	04 Jun 2018 14:01
Last Modified:	04 Jun 2018 14:01
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/3604
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-36859
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