Alkali-induzierte Oberflächendefekte und Grenzflächenpassivierung in Chalkogenid-Solarzellen

• Antragsteller: Dr. Stefan Förster; Professor Dr. Roland Scheer
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 429636549

Das Projekt untersucht die ambivalenten physikalischen Effekte von Alkali Atomen auf Oberflächen und Grenzflächen von Chalkogenid-basierten Solarzellen von Cu(In,Ga)(Se,S)2 und Cu2ZnSnSe4. Basierend auf Vorarbeiten der Antragsteller sollen die physikalischen Mechanismen der Bildung und Passivierung von Alkali-induzierten Oberflächen- und Grenzflächendefekten in diesen Materialien und Bauelementen aufgeklärt werden. Obwohl Alkali-Dotierung von Chalkogenid-Solarzellen bereits gut bekannt ist, sind die Oberflächen- und Grenzflächeneffekte von Alkali-Atomen weitgehend unverstanden. Durch die Kombination von spezieller Probenpräparation, Oberflächenspektroskopie, elektronischer Defektspektroskopie und Computersimulation sollen die grundlegenden Fragen der Alkali-induzierten Defektbildung und -passivierung beantwortet werden: (1) Welche chemischen Spezies bilden einen Alkali-induzierten Oberflächen- und Grenzflächendefekt?(2) Was sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Oberflächendefektes im Hinblick auf chemische Umgebung, Bindungscharakter und Flächendichte?(3) Was sind die elektronischen Eigenschaften des Oberflächendefektes im Hinblick auf elektronische Defektenergie, elektronische Einfangquerschnitte und Ladungszustände?(4) Was sind die physikalischen und chemischen Mechanismen der Alkali-induzierten Oberflächen- und Grenzflächenpassivierung?(5) Gibt es Langzeiteffekte der Alkali-induzierten Defektbildung und -passivierung im photovoltaischen Bauelement? Das Projekt umfasst grundlegende Forschung , der Oberflächen- und Defektspektroskopie an Chalkogenidhalbleitern, hat aber auch Wichtigkeit im Hinblick auf weitere Wirkungsgradsteigerung von Solarmodulen auf Basis von Chalkogeniden und deren Fertigung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen