Galvanische Herstellung photovoltaisch aktiver Systeme: die anodische Abscheidung von Cu 2 S- und CuInS 2 -Schichten
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1998
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINLEITUNG.3
1.1. PHOTOVOLTAIK - SONNENENERGIENUTZUNG UND ENERGIESITUATION HEUTE.3
1.2. ANFORDERUNGEN AN HALBLEITERMATERIALIEN FUER DUENNSCHICHTSOLARZELLEN.7
2. STAND DER FORSCHUNG, LITERATURUEBERBLICK.8
2.1. KATHODISCHE ABSCHEIDUNG VON VERBINDUNGSHALBLEITEM.8
2.2. ANODISCHE ERZEUGUNG VON VERBINDUNGSHALBLEITEM.9
2.3. CHEMISCHE BADABSCHEIDUNG (CBD).10
3. GRUNDLAGEN.12
3.1. ELEKTROKRISTALLISATION.12
3.1.1. KATHODISCHE ELEKTROKRISTALLISATION.12
3.1.2. ANODISCHE ELEKTROKRISTALLISATION.14
3.2. PHOTOVOLTAISCHE STROMERZEUGUNG.20
3.2.1. P-N-UEBERGANG.20
3.2.2. SOLARENERGIE.22
3.2.3. CHARAKTERISIERUNG VON SOLARZELLEN.23
3 .3. PHOTOELEKTROCHEMIE.26
3.4. ELEKTROCHEMISCHE QUARZKRISTALLMIKROGRAVIMETRIE.28
3.5. RAMAN-SPEKTROSKOPIE.30
4. AUFGABENSTELLUNG.32
5. GALVANISCHE HERSTELLUNG VON CU
2
S-SCHICHTEN.33
5.1. THERMODYNAMIK.34
5.2. KINETIK DER CU
2S-BILDUNG.36
5.3. STAND DER UNTERSUCHUNGEN.40
6. ERGEBNISSE DER ANODISCHE HERSTELLUNG VON CU
2S-SCHICHTEN.41
6.1. CYCLOVOLTAMMETRISCHE UND PHOTOSTROM-UNTERSUCHUNG DES SYSTEMS CU/S
2'.41
6.1.1. DISKUSSION DER ERGEBNISSE.44
6.2. SCHICHTABSCHEIDUNG.46
6.2.1. ABSCHEIDUNGSBEDINGUNGEN.46
6.2.2. SCHRITTE DER SCHICHTHERSTELLUNG UND KATHODISCHE VORBELASTUNG DES
SUBSTRATES.47
6.2.3. DISKUSSION DER BEDINGUNGEN DER SCHICHTABSCHEIDUNG.51
6.3. KRISTALLOGRAPHISCHE CHARAKTERISIERUNG DER SCHICHTEN.52
6.4. MORPHOLOGIE DER CU2S-SCHICHTEN.53
6.4.1. CU
2S-SCHICHTEN AUF MASSIVEN, POLYKRISTALLINEN KUPFERSUBSTRATEN.53
6.4.2. CU2S-SCHICHTEN AUF GALVANISCH ABGESCHIEDENEN KUPFERSUBSTRATEN.56
6.4.3. DISKUSSION DER MORPHOLOGIE DER SCHICHTEN.65
6.5. KEIMBILDUNG UND SCHICHTWACHSTUM.67
6.5.1. STROMUMKEHR DURCH AUFPRAEGEN EINER RAMPE.67
6.5.2. QUARZKRISTALLMIKROGRAVIMETRIE.71
6.5.3. UMPOLEN DES STROMS.74
6.5.4. DISKUSSION VON KEIMBILDUNG UND SCHICHTWACHSTUM.75
6.6. CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOAKTIVITAET.78
6.6.1. PHOTOELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG.78
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN
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6.6.2. HERSTELLUNG PHOTOVOLTAISCHER ZELLEN.79
6.6.3. DISKUSSION DER PHOTOAKTIVITAET VON CU2S-SCHICHTEN.84
7. ANODISCHE HERSTELLUNG VON CUINS2-SCHICHTEN.86
7.1. THERMODYNAMIK.87
7.1.1. EDTA (ETHYLENDIAMINTETRAESSIGSAEURE).89
7.1.2. HYDROXIDIONEN.91
7.2. KINETIK DER ANODISCHEN CUINS
2-BILDUNG.93
8. ERGEBNISSE DER ANODISCHE HERSTELLUNG VON CUINS
2-SCHICHTEN.94
8.1. CYCLOVOLTAMMETRISCHE UND GALVANODYNAMISCHE UNTERSUCHUNGEN DES
TERNAEREN SYSTEMS
CU/S
2'/IN3+.94
8.1.1. DUNKELSTROMUNTERSUCHUNGEN.94
8.1.2. PHOTOSTROMUNTERSUCHUNGEN.95
8.1.3. QUARZKRISTALLMIKROGRAVIMETRIE.96
8.1.4. DISKUSSION DER CYCLOVOLTAMMETRISCHEN UND GALVANODYNAMISCHEN
UNTERSUCHUNGEN. 98
8.2. SCHICHTABSCHEIDUNG.100
8.2.1. VARIATION DER INDIUM(III)-IONENKONZENTRATION.100
8.2.2. QUASI-STATIONAERE ZUGABE DER INDIUM(III)-IONEN.104
8.2.3. VARIATION DER STROMDICHTE UND EINSATZ VON GLANZBILDNEM.106
8.2.4. DISKUSSION DER SCHICHTABSCHEIDUNG.108
8.3. CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOAKTIVITAET.110
8.3.1. PHOTOELEKTROCHEMISCHE CHARAKTERISIERUNG.110
8.3.2. HERSTELLUNG PHOTOVOLTAISCHER ZELLEN.111
8.3.3. DISKUSSION DER PHOTOAKTIVITAET VON CUINS2-SCHICHTEN.116
8.4. WEITERE CHARAKTERISIERUNG.117
8.4.1. ROENTGEN-PULVERDIFLRAKTOMETRIE.117
8.4.2. BESTIMMUNG DER GITTERPARAMETER.118
8.4.3. RAMAN-SPEKTROSKOPIE AN CUINS2- UND CU2S-PROBEN.120
8.4.4. DISKUSSION DER STRUKTURBESTIMMUNG UND DES RAMAN-SPEKTRUMS.121
9. EXPERIMENTELLES.122
9.1. ANODISCHE SCHICHTBILDUNG.122
9.1.1. ZELLE.122
9.1.2. ELEKTRODEN UND DEREN PRAEPARATION.122
9.1.3. DURCHFUEHRUNG DER SCHICHTBILDUNG.123
9.2. HERSTELLUNG VON P-N-UEBERGAENGEN.125
9.3. PHOTOSTROM-MESSUNGEN.125
9.4. ELEKTROCHEMISCHE QUARZMIKROGRAVIMETRIE.126
9.5. WEITERE CHARAKTERISIERUNG DER SCHICHTEN.128
9.5.1. RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE.128
9.5.2. PULVERDIFLRAKTOMETRIE.128
9.5.3. SOLARTESTSTAND.129
9.5.4. RAMAN-SPEKTROSKOPIE.129
10. LITERATUR.130
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