Silicon-nanowire based heterojunction Indium-Tin-Oxide solar cells

Abstract

Wenn die Solarzellenproduktion mit der gleichen Rate wachsen soll, wie sie es in der Vergangenheit getan hat, müssen die Zellen kostengünstiger produziert werden können. Der beste Weg um dies zu erreichen, liegt in der Reduzierung der Menge des verwendeten Siliziums, da dieser ein entscheidender Kostenfaktor in der Herstellung einer Solarzelle darstellt. Dünnschichtsolarzellen verfügen über eine solche Eigenschaft.<br />In der vorliegenden Arbeit wurden planare und auf Si-Nanowire basierende Solarzellen hergestellt, analysiert und die Charakteristika dieser Solarzellen untersucht. Unterschiedliche Techniken zur Steigerung der Effizienz getestet. Der Prozess mit der höchsten Effizienz fand Anwendung, um eine auf Nanowires basierende Solarzelle herzustellen. Als Katalysator wurde Gold verwendet und die Nanowires wurden in einem LPCVD Reaktor unter Anwendung des VLS Prozesses gewachsen. Die Indium-Zinn-Oxidschicht wurde mit einem Sputterer aufgebracht.<br />Im Kapitel "Fundamentals" werden einige Grundvoraussetzungen wie, die Prinzipien der Solarzelle, p-n Übergänge und das Solarspektrum erläutert. Im Kapitel "Experimental" werden die benutzten Geräte sowie die Herstellungsschritte beschrieben. Im Kapitel "Results" wird auf die Charakterisierung und die Effizienz der erzeugten Solarzellen eingegangen.<br />

If solar cell productions shall grow at the same rate as they have done in the past years, solar cells have to get cheaper to produce.<br />At the same time these cells should become more efficient than they are today. The best way to achieve that is to reduce the amount of silicon used. Thin film solar cells offer such an advantage.<br />In the present work, planar solar cells were explored and analysed. The most effective procedure was used to for nanowire based solar cells. The characteristics of these cells were investigated. Several techniques to increase the efficiency have been tested and the most promising process was used to fabricate a Si-nanowire based solar cell. Gold was used as catalyst and nanowires were grown in a LP-CVD reactor using the VLS procedure.<br />The Indium-Tin-Oxide layer was formed in a sputter deposition system. In the "Fundamentals" chapter the major principles of Solar cell, semiconductor, p-n junction and solar spectrum were described. In the "Experimental" chapter the equipment used and the processing steps were described. The "Results" chapter present the characterization and the efficiency results of the solar cells.<br />