Herstellung und Analyse der oxidischen Halbleiterstrukturen für Photovoltaik

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Die photovoltaische Erzeugung elektrischer Energie hat mit Blick auf die notwendige Reduktion der CO2-Emission beträchtliche Relevanz für unsere zukünftige Energieversorgung. Dabei haben bisherige Solarmodule auf der Basis von Silizium einen Photovoltaik-Marktanteil von ca. 90%. Der aufwändige Energie- und Materialansatz für Silizium-Module muss zukünftig stark reduziert werden, um einen weiteren exponentiellen Ausbau bei weiterer Reduktion der Kosten zu ermöglichen. Hier kommen Dünnschicht-Modulen Bedeutung zu, die z.B. auf Kupfer-Indium-Diselenid oder CdTe beruhen. Insbesondere CdTe-Solarzellen haben mittlerweile in den USA einen dominierenden Marktanteil bei Dünnschicht-Modulen. Der Blick richtet sich darüber hinaus auf alternative Solarzellen-Technologien, die auf umweltverträglichen Materialien basieren, kostengünstig herstellbar sind dabei auch noch eine vergleichsweise hohe Effizienz erlauben.Im vorliegenden Projekt sollen alternative Materialien für Solarzellen auf der Basis von oxidischen und sulfidischen Verbindungen mit Zink und Kupfer untersucht werden. Der Bandverlauf ist ähnlich wie bei CdTe/CdS-Solarzellen vom Typ II. Die Materialien sind einfach herstellbar, umweltverträglich und in großen Mengen verfügbar. (Cu, Zn)(O,S) Solarzellen mit 1.3% Effizienz wurden schon berichtet (M. Izaki, T. Shinagawa et al, Electrochemically constructed Cu2O/ZnO, Journal of Physics D, 2007). Auch bei CdTe/CdS-Solarzellen werden zunächst ähnliche Effizienzen erreicht, bevor dann in einem Ausheizschritt Defekte passiviert werden konnten und erst danach eine Effizienz von ca. 15% erreicht wird. Für (Cu,Zn)(O,S) Solarzellen ist eine derartige „Aktivierung“ noch nicht untersucht.