Air-light exposure of Cu(In,Ga)Se2 thin film absorber layers and the effects on complete solar cells

Abstract

This thesis deals with the modification of the Cu(In,Ga)Se2 surface, caused by illumination in ambient air. After the specifically exposure of the bare CIGSe surface to air and light (air-light exposure = ALE), the absorber layers have been investigated with time-resolved photoluminescence (TRPL) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Solar cells with ALE absorbers have been diagnosed to be limited by recombination at the Absorber/Buffer interface, using voltage dependent admittance spectroscopy and measuring the open circuit voltage as a function of temperature VOC(T) as well as a function of time VOC(t).

Die vorliegende Arbeit behandelt die Veränderung der Cu(In,Ga)Se2 (CIGSe) Oberfläche, hervorgerufen durch Beleuchtung in der Umgebungsluft. Nach dem gezielten Aussetzen der freien CIGSe-Oberfläche gegenüber Licht und Umgebungsluft (engl.: air-light exposure = ALE) wurden die Absorberschichten mit zeitaufgelöster Photolumineszenz (TRPL) und Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) untersucht. Mittels spannungsabhängiger Admittanzspektroskopie und durch Messung der Leerlaufspannung als Funktion der Temperatur VOC(T) und als Funktion der Zeit VOC(t) konnte für Solarzellen mit ALE Absorbern eine Limitierung durch Rekombination an der Absorber/Puffer Grenzfläche diagnostiziert werden. Anschließend wurde die Aufhebung der Limitierung durch Grenzflächenrekombination nach heat-light-soaking (HLS) von Solarzellen mit ALE Absorbern untersucht. In beiden Fällen, ALE und HLS, ist Natrium mit eingebunden und reichert sich an der Ober- bzw. Grenzfläche des Absorbers an.