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1. Olar, Tetiana. Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit.

Degree: 2017, Freie Universität Berlin

Kesterit-basierte Dünnschicht-Solarzellen mit der allgemeinen Zusammensetzung Cu2ZnSn(Se,S)4 sind in den letzten Jahren Gegenstand intensiver Forschungs-und Entwicklungsarbeiten gewesen. Kesterit kann wegen der ungiftigen und in der Erdkruste häufig vorkommenden Bestandteile und einer vergleichbaren Bandlücke ein guter Ersatz für Chalkopyrit (Cu(In,Ga)(Se,S)2) sein. Beim Übergang von der reinen Sulfid- zur reinen Selenidzusammensetzung verändert sich die Kesteritbandlücke von 1.5 auf 1 eV. In dieser Arbeit wurden die folgenden Fragen untersucht: wie ändern sich die elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit, wenn wir das [S]/([S]+[Se])-Verhältnis ändern? Wie ändert sich die Bandanpassung mit der Pufferschicht? Was sind die relativen Valenzband- und Leitungsbandpositionen, wenn man von CZTS zu CZTSe geht? Um die elektronischen Eigenschaften von Kesterit zu untersuchen, wurden umfassende Analysen von Dünnschicht-Kesteritabsorbern unter Verwendung von oberflächensensitiven Techniken wie Röntgen-Photoelectronenspectroskopie (XPS) und Ultraviolett-Photoelektronenspectroskopie (UPS) sowie synchrotronbasierter Spektroskopie erfolgreich durchgeführt. Proben mit unterschiedlichen Konzentrationsverhältnissen von [S]/([S]+[Se]) wurden vor und nach der Anwendung spezieller nasschemischer Ätzverfahren untersucht. Es wurden starke Abweichungen zwischen der chemischen Zusammensetzung von unbehandelten und geätzten Oberflächen beobachtet. Generell unterscheiden sich Oberflächen und Volumenzusammensetzung. Die relativen Positionen der Valenzbandkante wurden mit UPS ausfühlich untersucht. Die dabei mit der Laborquelle erzielten Ergebnisse konnten mit Messungen mit unterschiedlichen Anregungsenergien am Synchrotron bestätigt wurden. Die experimentellen Ergebnisse stimmen gut mit theoretischen Werten zusammen, die in der Literatur verfügbar sind. Die Änderungen in der Anionenzusammensetzung bewirken eine Verschiebung nicht nur im Valenzbandmaximum (VBM), sondern auch im Leitungsbandminimum (LBM). Dies wurde mit Röntgennahkanten-Absorptionsspektroskopie (NEXAFS) gezeigt. Eine Serie von Absorptionskanten wurde für CZTS- und CZTSe-Proben erhalten: Cu, Zn K- and L-Kanten und die Sn L-Kante. Die relativen Verschiebungen zwischen den Spektren wurden der Verschiebung im LBM zugeschrieben. Der Wert der Verschiebung war für alle Kanten innerhalb der Fehlergrenze gleich. Neben den polykristallinen Dünnfilmproben wurden einphasige Pulverproben als Referenzen verwendet. Wir haben experimentelle Ergebnisse mit theoretischen Berechnungen korreliert und eine gute Übereinstimmung zwischen ihnen gefunden. Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen der Leitungsbandzustände haben die in den Experimenten gesehene Tendenzbestätigt: Die relativen Positionen der unbesetzten-Zustände an der LB-Kante liegen in den Seleniden bei niedrigeren Energien als die des Schwefels. Unter Verwendung einer sogenannten GW- Annährung wurden die Werte der Verschiebung von VBM und LBM erhalten. Sie stimmen innerhalb der Fehlergrenzen mit den experimentellen… Advisors/Committee Members: [email protected] (contact), w (gender), Prof. Dr. M. Ch. Lux-Steiner (firstReferee), Prof. Dr. C. Roth (furtherReferee).

Subjects/Keywords: kesterite; solar cells; absorption spectroscopy; valence band; conduction band; 500 Naturwissenschaften und Mathematik::530 Physik::530 Physik

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APA (6th Edition):

Olar, T. (2017). Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit. (Thesis). Freie Universität Berlin. Retrieved from http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6722

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Chicago Manual of Style (16th Edition):

Olar, Tetiana. “Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit.” 2017. Thesis, Freie Universität Berlin. Accessed September 21, 2020. http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6722.

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MLA Handbook (7th Edition):

Olar, Tetiana. “Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit.” 2017. Web. 21 Sep 2020.

Vancouver:

Olar T. Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit. [Internet] [Thesis]. Freie Universität Berlin; 2017. [cited 2020 Sep 21]. Available from: http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6722.

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Council of Science Editors:

Olar T. Bewertung der elektronischen und chemischen Oberflächeneigenschaften von Kesterit. [Thesis]. Freie Universität Berlin; 2017. Available from: http://dx.doi.org/10.17169/refubium-6722

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