Entwicklung von metamorphen Mehrfachsolarzellen mit vier pn-Übergängen auf einem Germaniumsubstrat

Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Niemeyer, Markus (VerfasserIn)
Körperschaft: Technische Universität Ilmenau (Grad-verleihende Institution)
Weitere Verfasser: Hannappel, Thomas (AkademischeR BetreuerIn), Willeke, Gerhard P. (AkademischeR BetreuerIn), Bett, Andreas (AkademischeR BetreuerIn)
Format: UnknownFormat
Sprache:ger
Veröffentlicht: Ilmenau 27.06.2019
Schlagworte:
Hochschulschrift > Mehrfach-Solarzelle > Drei-Fünf-Halbleiter > Substrat > Germanium > Mechanische Spannung > Gitterbaufehler > Lebensdauer
Online Zugang:Inhaltsverzeichnis
Abstract
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Beschreibung
Zusammenfassung:Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019
Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung einer metamorphen Vierfachsolarzelle auf einem Germaniumsubstrat mit einer Ga1-xInxAs Teilzelle. Der Fokus der Arbeit lag dabei auf der Materialcharakterisierung von metamorphem Ga1-xInxAs, das als Grundlage der 1.1 eV-Teilzelle dient. Mit den in dieser Arbeit etablierten Methoden können sowohl elektrische Eigenschaften als auch kristalline Eigenschaften an einer Vielzahl von III/V-Halbleitern bestimmt werden. Zur Materialcharakterisierung wurden verschiedenste Methoden eingesetzt, etabliert, weiterentwickelt und neu entwickelt. Das Besondere der Arbeit liegt in der umfassenden Materialanalyse, die durch die Vielfalt der eingesetzten Messmethoden und deren Verknüpfung ermöglicht wird. Die hier vorgestellte Kombination von leistungsabhängiger (PDR) und zeitaufgelöster (TR) Photolumineszenz (PL) ermöglicht es, die effektive Lebensdauer in ihre Bestandteile, die nur dotier-, design- und materialabhängige effektive strahlende Lebensdauer und die materialqualitätsabhängige Shockley-Read-Hall-Lebensdauer, aufzuteilen. Die Defektlebensdauer von Minoritätsladungsträgern wurde exemplarisch an Zn-dotierten GaAs und GaInAs-Doppelheterostrukturen bestimmt. Bei dem realisierten Konzept der GaInP/GaAs/GaInAs/Ge Vierfachzelle hat die GaInAs-Teilzelle eine größere Gitterkonstante als das Germanium-Substrat. Diese Differenz in der Gitterkonstante wurde innerhalb eines optisch inaktiven metamorphen GaInAs-Puffers überwunden. Die Defektdichte an der Oberfläche des Puffers wurde mittels plan-view Kathodolumineszenz bestimmt. Die Verbindung zwischen der GaInAs- und der AlGaAs-Teilzelle wurde durch einen direkten Wafer-Bond realisiert. Hierzu wurden unterschiedliche Materialkombinationen und Dotierkonzentrationen untersucht. In der GaInP/AlGaAs//GaInAs/Ge Vierfachsolarzelle wurden der metamorphe Puffer, die GaInAs-Teilzelle und der Waferbond zusammengeführt. Der Wirkungsgrad der Solarzelle unter einfachem Sonnenlicht beträgt 34.3% (AM1.5g). Die Vierfachzelle wurde zum Einsatz in Konzentratormodulen optimiert. Unter 403fach konzentriertem Sonnenlicht (AM1.5d) wurde ein Wirkungsgrad von 41.3% erzielt.
Beschreibung:Das Erscheinungsdatum ist der Tag der Verteidigung
Beschreibung:143 Seiten
Diagramme, Illustrationen (teilweise farbig)