Deposition, Charakterisierung und Bandanpassung oxidischer Dünnschichtmaterialien zur Lichtabsorption

Diese Dissertation ist im Rahmen des All-Oxide Photovoltaik Projekts entstanden, welches die Entwicklung einer vollständig oxidischen Solarzelle zum Ziel hatte. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Herstellung und Charakterisierung von oxidischen Dünnschichtmaterialien zur Lichtabsorption. Die Deposition der Schichten erfolgte mittels reaktiver (Ko-)Magnetron-Kathodenzerstäubung. Eine Charakterisierung der Proben erfolgte unter anderem mit Hilfe von Photoelektronenspektroskopie (XPS/UPS) und UV/VIS/NIR-Transmissionsspektroskopie. Die elektronischen Eigenschaften und das Absorptionsverhalten konnten dadurch in Abhängigkeit der Schichtzusammensetzung untersucht werden. Des Weiteren wurden Grenzflächenuntersuchungen zu potentiellen Kontaktmaterialien durchgeführt sowie Solarzellen im Labormaßstab hergestellt. Dadurch konnten sowohl Erkenntnisse über die Transitivität von Übergangsmetalloxiden als auch über den Einfluss von Fermi-Niveau-Pinning auf die offene Klemmspannung von Solarzellen gewonnen werden.

This dissertation emerged in the framework of the All-Oxide Photovoltaic project, which had the development of a completely oxidic solar cell as a main goal. The present thesis deals with the preparation and characterization of oxidic thin films for light absorption. The samples were deposited via reactive (co-)magnetron sputtering. Photoelectron Spectroscopy (XPS/UPS) and UV/VIS/NIR-Transmission Spectroscopy were used as the main characterization methods. The electronic properties and the absorption behavior were investigated with respect to the film composition. In addition the interfaces to potential contact materials were studied and laboratory scaled solar cells were built. This gave insight into the transitivity of transition metal oxides as well as into the influence of Fermi-level-pinning on the open circuit voltage of solar cells.