@phdthesis{Popp2016, author = {Popp, Andreas}, title = {Elektronische Struktur und Grenzfl{\"a}cheneigenschaften von epitaktischen Chalkopyrit-Schichten}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42465}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Chalkopyrite gelten aufgrund ihrer direkten Bandl{\"u}cke sowie der hohen Absorptions-koeffizienten als vielversprechende Materialien f{\"u}r Absorber in der D{\"u}nnschichtsolarzellentechnik. Speziell CuGaSe2 (CGS) mit einer f{\"u}r Kupfer-Chalkopyrite großen Bandl{\"u}cke von 1.68 eV ist ein f{\"u}r die Photovoltaik interessantes Material in Hinblick auf Tandemsolarzellen mit CuInSe2. Das Grundverst{\"a}ndnis der Eigenschaften des CGS-Materialsystems ist daher von entscheidender Bedeutung f{\"u}r effizienzsteigernde Optimierungen f{\"u}r Solarzellen auf Chalkopyrit-Basis. Mit Hilfe der Molekularstrahlepitaxie wurden einkristalline CGS-Schichten unterschiedlicher St{\"o}chiometrie auf GaAs-Substraten abgeschieden. Die Oberfl{\"a}chenzusammensetzung sowie die Valenzbandstruktur wurden mit Hilfe der Photoelektronen-Spektroskopie bestimmt. Zus{\"a}tzlich erlaubten die einkristallinen Schichten eine Bestimmung der Periodizit{\"a}t der Oberfl{\"a}che durch niederenergetische Elektronenstreuung. Dabei konnte eine (4x2) Rekonstruktion der Zinkblende-Ordnung der (001) Fl{\"a}che f{\"u}r kupferreiche CGS-Schichten nachgewiesen werden. F{\"u}r kupferarme bis nahst{\"o}chiometrische Pr{\"a}parationsbedingungen wurde eine (4x1) Rekonstruktion erhalten. Die (112) Fl{\"a}che hingegen zeigte f{\"u}r kupferarme St{\"o}chiometrien eine bisher noch nicht nachgewiesene (3x1) Rekonstruktion der Chalkopyrit-Ordnung mit zwei Rotationsdom{\"a}nen, welche f{\"u}r h{\"o}here Cu/Ga Verh{\"a}ltnisse in eine (1x1) Struktur {\"u}berging. Weiterhin gelang es die bereits f{\"u}r Kupfer-Chalkopyrite bekannte Cu2-xSe Sekund{\"a}rphase, welche unter kupferreichen Pr{\"a}parationsbedingungen auftritt, durch einen nachtr{\"a}glichen Heizschritt auf Wachstumstemperatur deutlich abzuschw{\"a}chen bzw. zu entfernen. F{\"u}r die Effizienz der Solarzelle sind die Grenzfl{\"a}chen von Absorber zu Puffer- und Puffer- zu Fensterschicht von besonderer Bedeutung. Die Untersuchung des Heterokontakts von CGS zu ZnO stellt einen weiteren Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit dar. Hierbei stand die Bandanpassung von Chalkopyrit zu ZnO im Vordergrund. F{\"u}r das Wachstum von ZnO konnte mit Hilfe der Metall-Organischen-MBE auf CuGaSe2 das Auftreten einer d{\"u}nnen (1-2 nm) ZnSe-Zwischenschicht nachgewiesen werden. Im Gegensatz zu CuInSe2 wurde jedoch anstatt eines „Spikes" in der Leitungsbandanpassung von CGS zu ZnO ein f{\"u}r die Solarzelleneffizienz ung{\"u}nstiges „Cliff" gefunden. Letzteres trat unabh{\"a}ngig von der CGS Substratorientierung auf. Mit Hilfe von niederenergetischer Elektronenstreuung gelang f{\"u}r das Wachstum von ZnO auf der (112) CGS Fl{\"a}che trotz der großen Gitterfehlanpassung von ZnO zu CGS der Nachweis von geordnetem Wachstum. F{\"u}r das Wachstum von ZnO auf CGS (001) wurde polykristallines Wachstum beobachtet. Aufgrund der nicht optimalen Bandanpassung zum CGS scheint ZnO zusammen mit ZnSe als Pufferschicht kein geeignetes Fenstermaterial f{\"u}r dieses Kupfer-Chalkopyrit zu sein. Damit ist eine m{\"o}gliche Erkl{\"a}rung f{\"u}r den, im Vergleich zu CuInSe2 basierten Zellen, geringen Wirkungsgrad von CGS Solarzellen gefunden.}, subject = {Verbindungshalbleiter; Chalkopyrit; D{\"u}nnschicht-Solarzelle; Heterokontakt; Bandanpassung; Compound semiconductor; Chalcopyrite; Thin-film solar cell; Hetero contact; Band alignment; Kupferkies; D{\"u}nnschichtsolarzelle; Verbindungshalbleiter; Grenzfl{\"a}che}, language = {de} }