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Optical characterization of thin-film Si solar cells and knowledge transfer from bulk mc-Si

Optische Charakterisierung von Dünnschicht Si Solarzellen und Wissenstransfer von Volumen mc-Si

  • The aim of this work is to establish tools for optical characterization of defects in thin-film silicon solar cells. This is related to a challenging process of setup adjustments and careful interpretation of the measured raw data because of several artifacts and effects, which are typical for thin films. They are caused by the low layer/sample thickness and the related high impact of interfaces. Therefore, different thin-film samples were investigated to establish a process to correct/minimize these thin-film effects. The possibility of a knowledge transfer from mc-Si wafers with bulk thickness to thin Si films was checked. This would simplify a successful interpretation of the corrected data. Defects in mc-Si were investigated for many decades without the parasitic impact of thin films. Other Si phases, which are limited to thin-film samples, were investigated to learn details about their specific physical properties. These Si phases are amorphous and microcrystalline silicon. Additional to that electroluminescence investigationsThe aim of this work is to establish tools for optical characterization of defects in thin-film silicon solar cells. This is related to a challenging process of setup adjustments and careful interpretation of the measured raw data because of several artifacts and effects, which are typical for thin films. They are caused by the low layer/sample thickness and the related high impact of interfaces. Therefore, different thin-film samples were investigated to establish a process to correct/minimize these thin-film effects. The possibility of a knowledge transfer from mc-Si wafers with bulk thickness to thin Si films was checked. This would simplify a successful interpretation of the corrected data. Defects in mc-Si were investigated for many decades without the parasitic impact of thin films. Other Si phases, which are limited to thin-film samples, were investigated to learn details about their specific physical properties. These Si phases are amorphous and microcrystalline silicon. Additional to that electroluminescence investigations were performed on mc-Si solar cells. These investigation deals with topics, which are not even understood on bulk materials up to now. This could offer a basic for further knowledge transfers to thin-film Si.show moreshow less
  • Das Ziel dieser Arbeit ist es, Werkzeuge für die optische Charakterisierung von Defekten in Dünnschicht Silizium Solarzellen zu etablieren. Das ist mit einem anspruchsvollen Prozess von Setupanpassungen und vorsichtigen Interpretationen der gemessenen Rohdaten verbunden, aufgrund verschiedener Artefakte und Effekte, die typisch für dünne Schichten sind. Diese werden durch die geringe Schicht-/Probendicke und den damit verbundenen hohen Einfluss von Grenzschichten verursacht. Deshalb wurden verschieden Dünnschichtproben untersucht um einen Prozess zu etablieren der es erlaubt diese Dünnschichteffekten zu korrigieren/vermeiden. Die Möglichkeit eines Wissenstransfers von mc-Si Wafern mit Volumendicke zu dünnen Si Filmen wurde geprüft. Dies würde eine erfolgreiche Interpretation der korrigierten Daten vereinfachen. Defekte in mc-Si wurden seit mehreren Jahrzehnten ohne den störenden Einfluss der dünnen Schichten untersucht. Andere Siliziumphasen, die auf Dünnschichtproben begrenzt sind, wurden untersucht um etwas über deren spezifischeDas Ziel dieser Arbeit ist es, Werkzeuge für die optische Charakterisierung von Defekten in Dünnschicht Silizium Solarzellen zu etablieren. Das ist mit einem anspruchsvollen Prozess von Setupanpassungen und vorsichtigen Interpretationen der gemessenen Rohdaten verbunden, aufgrund verschiedener Artefakte und Effekte, die typisch für dünne Schichten sind. Diese werden durch die geringe Schicht-/Probendicke und den damit verbundenen hohen Einfluss von Grenzschichten verursacht. Deshalb wurden verschieden Dünnschichtproben untersucht um einen Prozess zu etablieren der es erlaubt diese Dünnschichteffekten zu korrigieren/vermeiden. Die Möglichkeit eines Wissenstransfers von mc-Si Wafern mit Volumendicke zu dünnen Si Filmen wurde geprüft. Dies würde eine erfolgreiche Interpretation der korrigierten Daten vereinfachen. Defekte in mc-Si wurden seit mehreren Jahrzehnten ohne den störenden Einfluss der dünnen Schichten untersucht. Andere Siliziumphasen, die auf Dünnschichtproben begrenzt sind, wurden untersucht um etwas über deren spezifische physikalische Eigenschaften zu lernen. Diese Siliziumphasen sind amorphes und mikrokristallines Silizium. Zusätzlich dazu wurden Elektrolumineszenzuntersuchungen an mc-Si Solarzellen durchgeführt. Diese Untersuchungen befassen sich mit Themen, die bisher noch nicht mal in Volumenmaterial verstanden sind. Das könnte eine Basis für weiterführende Wissenstransfers zu Dünnschichtsilizium bieten.show moreshow less

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Metadaten
Author: André Klossek
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29350
Referee / Advisor:Prof. Dr. sc. nat. Martin apl. Kittler
Document Type:Doctoral thesis
Language:English
Year of Completion:2013
Date of final exam:2013/11/18
Release Date:2013/12/10
Tag:Dünnschicht Solarzellen; Optische Charakterisierung; Photolumineszenz
Optical characterization; Photoluminescence; Thin-film solar cells
GND Keyword:Dünnschichtsolarzelle; Photolumineszenz
Institutes:Fakultät 1 MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik / FG Experimentalphysik und funktionale Materialien
Institution name at the time of publication:Fakultät für Mathematik, Naturwissenschaften und Informatik (eBTU) / LS Experimentalphysik / Materialwissenschaften
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