Ulrich, Stephan (2005) Elektrische Charakterisierung von chlorgasaktivierten CdTe-Solarzellen. PhD, Universität Oldenburg.

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird eine Serie von CdTe-Solarzellen untersucht, die nach dem Aufbringen der CdTe-Schicht 0, 5, 10, 15, 27 und 45 min in einer Chlor/Stickstoff-Atmosphäre behandelt wurden. Nach 10 min Behandlungsdauer (Aktivierung) ist dabei ein starker Wirkungsgradanstieg zu verzeichnen. Zur Klärung der dabei in der Zelle ablaufenden Vorgänge und zu ihrer Charakterisierung wurden temperaturabhängige Kapazitäts-Spannungs-, Kapazitäts-Frequenz-, DLTS- und Strom-Spannungs-Messungen durchgeführt. Es wird gezeigt, wie die besondere Beschaffenheit des Rückkontakts der CdTe-Zelle bei den jeweiligen Messungen zu berücksichtigten ist. Anhand der kapazitiven Messungen wird auf eine durch die Aktivierung gesteigerte Dotierungskonzentration des CdTe auf Werte im Bereich 2 ? 1014 cm-3 geschlossen. Die bei den Kapazitäts-Frequenz-Messungen gefundenen typischen Stufen werden hinsichtlich ihrer Ursache diskutiert. Die Betrachtung der Strom-Spannungs-Messungen ergibt keinen merklichen Beitrag der Rekombination an der CdS/CdTe-Grenzfläche zum Vorwärtsstrom der Zelle. Zur Erklärung der gemessenen temperaturabhängigen Verläufe der Idealität und der Aktivierungsenergie des Vorwärtsstroms werden verschiedene Varianten der Volumen-Rekombination diskutiert. Mögliche Auswirkungen eines Tunnelstrombeitrags auf die Verläufe bei reiner Volumen-Rekombination werden theoretisch behandelt und ausgeschlossen. Die Steigerung des Wirkungsgrads wird im Wesentlichen auf die Abnahme des Sperrsättigungsstroms I0 zurückgeführt. Aus diesem wird die Größenordnung der Lebensdauer von Überschussladungsträgern für aktivierte Zellen zu 10 ns bestimmt. Abschließend wird die Temperaturabhängigkeit des Stroms im Sperrbereich der Rückkontaktdiode diskutiert.

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In this thesis a series of CdTe solar cells is investigated. These cells were treated in a nitrogen/chlorine atmosphere for 0, 5, 10, 15, 27 and 45 min after deposititon of the CdTe layer. After 10 min of treatment (the so called activation) a strong enhancement of cell efficiency is noticed. Temperature dependent capacitance-voltage, capacitance-frequency, deep level transient spectroscopy and current-voltage measurements were carried out to clarify cell internal processes during activation and to characterize the cells. It is shown how the special composition of the back contact of the CdTe cell has to be considered for the respective measurements. From the capacitance measurements an increase in doping concentration of the CdTe due to activation is concluded. Reached values are in the range of 2 ? 1014 cm-3. Typical steps were found in the capacitance-frequency measurements and are discussed with regard to their cause. Regarding the current-voltage measurements it is shown that a noticeable contribution of recombination at the CdS/CdTe interface to the forward current of the cell can be excluded. To explain the measured temperature dependent curve progressions of ideality and activation energy of the forward current different variants of bulk recombination are discussed. Possible effects of contributions from tunneling currents on the curve progressions of pure bulk recombination are treated theoretically and excluded. The increase in efficiency is mainly put down to a reduction in saturation current I0. From this the lifetime for excess charge carriers for the activated cells is appointed to the order of 10 ns. Finally the temperature dependence of the current in the reverse bias region of the back contact diode is discussed.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	[Keine Schlagwörter von Autor/in vergeben.]
Controlled Keywords:	CdTe-Solarzellen, Strom-Spannungs-Messungen
Subjects:	Science and mathematics > Physics
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science
Date Deposited:	17 Jan 2013 14:14
Last Modified:	17 Jan 2013 14:14
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/155
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-1856
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