Schultz, Christof

Arbeitstitel

Laserstrukturierung von Chalkopyrit- und Perowskit-Solarzellen: Untersuchung der Laser-Material-Wechselwirkung und Laser-induzierter Schädigungen

Betreuung

Prof. Dr.-Ing. Bernd Szyszka, TU Berlin; Prof. Dr.-Ing. Bert Stegemann, HTW Berlin

Abstract

In der Dissertation wird die Laser-Material-Wechselwirkung für die Verschaltung von neuartigen Methylammonium-Bleiiodid-Solarzellen untersucht. Diese Solarzellen werden häufig als „single junction“-Zelle in der Superstratkonfiguration hergestellt, um sie später als Stapelzellen in Tandemstrukturen zu nutzen. Diese neuartigen Solarzellen haben in der jüngeren Vergangenheit einen enormen Entwicklungsschub erfahren, unter anderem weil die Bandlücke des Materials über die Zusammensetzung genau eingestellt werden kann. Die sehr geringen Prozess- und Herstellungskosten sind ein weiterer Aspekt, der die Entwicklung beflügelt.

Laser-basierte Methoden bieten neben den bereits genannten Vorteilen zusätzlich die Möglichkeit der berührungslosen Materialbearbeitung. Dies ist für die Bleiiodid-Solarzellen von besonderer Bedeutung, da das Material unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit degradiert und derzeit nur in einer Prozesskammer unter Schutzatmosphäre bearbeitet werden kann. Die Zellsensitivität gegenüber Laser-basierten Energieeintrag, wie er bei der Photolumineszenz-Spektroskopie und beim Light-beam induced current-Messverfahren auftritt, kann bereits zu einer Änderung der Halbleitereigenschaften der Zellen führen. Daher werden Laser-basierte Schädigungen an Referenzmaterialien untersucht; die Erkenntnisse werden im Anschluss auf das Bleiiodid-Zellmaterial übertragen

Ferner werden systematische Berechnungen, die die materialspezifischen Eigenschaften der entsprechenden Materialsysteme berücksichtigen, durchgeführt, um die Ergebnisse mit denen bekannter Schichtsysteme und deren Verhalten zu vergleichen. Auf dieser Basis wird ein Modell erstellt, um die Dynamik der Laser-Material-Wechselwirkungen zu untersuchen.