Positronen-Annihilations-Spektroskopie an photovoltaischen Cu(Inx,Ga1-x)Se2-Schichten

Abstract

Die Positronen-Lebensdauer- und die Doppler-Verbreiterungs-Spektroskopie wurden verwendet, um die Cu(Inx,Ga1-x)Se2-Dünnenschichten (CIGS) auf die Veränderung von Defektarten und Defektkonzentrationen bezüglich ihres unterschiedlichen Ga-, Cu-Gehalts und Se/Metall-Verhältnisses untersucht zu werden. Die theoretische Studie erwartet die Anwesenheit des (VCu-VSe)-Leerstellen-Komplexes in CIGS. In dieser Arbeit wurde bestimmt, dass die Änderung der S-Parameter in CIGS von der Bildung dieses Komplexes abhängig ist. Es wurde festgestellt, dass es ein Zusammenhang zwischen der Effizienz der CIGS-Solarzelle und der S-Parameter gibt. Die Proben mit geringer Defektdichte zeigten die höchste Zelleffizienz. Die Positronen-Lebensdauer-Messungen zeigten die Anwesenheit von (VCu-VSe)- und (VCu-VSe)2-Leerstellen-Komplexe. Außerdem wurde der S-Parameter im Dunkel und unter dem Licht der Halogenlampe und der LED-Lampe bestimmt. Es wurde gefunden, dass der (VCu-VSe)-Leerstellen-Komplex seine Ladung von negativ oder von neutral zu positiv und umgekehrt durch den Einfang oder Emission von Ladungsträger ändern kann.

Positron lifetime, Doppler broadening spectroscopy using mono-energetic positron beam was used to identify the defects in Cu(Inx,Ga1-x)Se2 (CIGS) layers grown under various Ga, Cu and Se fluxes. Theoretical calculations of the positron lifetime were executed. The theoretical study expected the presence of (VCu-VSe) in CIGS. In this work was detected that the change of S parameter in CIGS is attributed to the formation of this vacancy complex. It was found that there is a good relationship between the efficiency of the CIGS cell and the positron data. The samples with low defect density showed the highest cell efficiency. The positron lifetime measurements indicated the presence of (VCu-VSe) and (VCu-VSe)2 complexes. Moreover, S parameter of Doppler spectra was determined for all samples in the dark and under a light of halogen lamp and LED lamp. It was found that the (VCu-VSe) complex is able to convert by continual capture or emission of the carrier from a shallow acceptor or neutral into a shallow donor configuration and vice verca.