Untersucht werden reversible Relaxationsphänomene mit großen Relaxationszeiten (einige Stunden bei 300K) im elektrischen Transport von p-leitenden CIGS-Schichten und ZnO/CdS/CIGS-Solarzellen. Ein wichtiger Effekt ist die Voc-Relaxation der Zellen, d.h. der langsame Anstieg der Leerlaufspannung (Voc) unter konstanter Beleuchtung. Die Phänomene werden auf eine gemeinsame Ursache zurückgeführt, nämlich eine große Gitterrelaxation im CIGS, die zum persistenten Einfang von Überschusselektronen führt. In den Schichten führt dies zu persistenter Photoleitung. In der Raumladungszone (RLZ) der Zellen stellen die gefangenen Elektronen eine zusätzliche Raumladung dar. Es wird ein quantitatives Modell entwickelt, das die Konsequenzen einer solchen Zusatzladung auf den elektrischen Transport vorhersagt. Mit diesem Modell wird die Verbindung zwischen den Relaxationsphänomenen quantitativ bestätigt. Außerdem zeigt sich, dass Volumenrekombination in der RLZ der dominante Verlustpfad in den Zellen ist. <dt.>
Reversible relaxation phenomena with large relaxation time (many hours at 300K) in the electronic transport of p-type CIGS thin films and ZnO/CdS/CIGS solar cells are investigated. An important effect is the open circuit voltage relaxation in the solar cells, i.e. the slow increase in the open circuit voltage under constant illumination. The relaxation phenomena are shown to have one common origin, namely a large lattice relaxation in the CIGS which leads to persistent trapping of excess electrons. In thin films this leads to persistent photoconductivity. In the space charge region (SCR) of the solar cells the trapped electrons represent an additional space charge. A quantitative model is developed which describes the impact of such an additional charge on the electronic transport. Using this model the connection between the relaxation phenomena is quantitatively confirmed. Furthermore, it is shown that volume recombination in the SCR is the dominant loss mechanism in the solar cells. <engl.>
von Frank Engelhardt ; Lars Bornemann ; Marc Köntges ; Thorsten Meyer ; Jürgen Parisi ; E. Pschorr-Schoberer ; B. Hahn ; W. Gebhardt ; W. Riedl ; Uwe Rau
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