Metastable effects in chalcogenide thin film photovoltaic devices

Abstract

Ziel dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung von Licht induzierten metastabilenEffekten in chalkogeniden Photovoltaik Zellen und Modulen. Heutige Testverfahrenzur präzisen und vergleichbaren Charakterisierung bilden Herausforderungen für wis-senschaftliche Institute, Prüfeinrichtungen und Hersteller, da speziell die chalkogenidenHeterostrukturen wie CdTe und Cu(In,Ga)Se 2 Solarzellen metastabile Effekte in ihrenelektrischen Parametern auf Basis der Beleuchtungshistorie aufweisen. Während in-ternationale Standards für Zell und Modul Charakterisierung metastabile Effekte nichtberücksichtigt, findet man in der Literatur ebenfalls unterschiedliche Aussagen zu Auf-treten und hauptsächlichen Ursachen des metastabilen Verhaltens. In dieser Arbeitwurden Cu(In,Ga)Se 2 Zellen sowie kommerzielle CdTe und Cu(In,Ga)Se 2 Module Be-leuchtungs- und Dunkelphasen ausgesetzt. So konnte durch wiederholte IV Kennlin-ien Messungen das metastabile Verhalten bestimmt werden. In Cu(In,Ga)Se 2 Zellenwurde ein Zusammenhang zwischen den Metastabilitäten und der spektralen Verteilungder Beleuchtung aus weißem, blauen und rotem Licht, sowie des Pufferschicht Mate-rials aus CdS, ZnSnO und Zn(O,S) und der Pufferschichtdicke hergestellt. CdTe undCu(In,Ga)Se 2 Module wiesen unterschiedliches metastabiles Verhalten bei variierenderBestrahlungsstärke zwischen 50-1000 W /m 2 und Spannungszustand auf. Letztlich wurdeein Testverfahren anhand von Cu(In,Ga)Se 2 Modulen evaluiert und Empfehlungen fürzukünftige Verfahren vorgeschlagen.