Uncertainty of the Coefficient of Band-to-Band Absorption of Crystalline Silicon

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Carsten Schinke

Der Absorptionskoeffizient gibt an, wie stark Silizium Licht bestimmter Wellenlängen absorbiert. Dadurch definiert der Absorptionskoeffizient beispielsweise das theoretische Wirkungsgradlimit von Solarzellen. Aber auch für Simulationen und optische Verfahren zur Charakterisierung von Solarzellen ist der Absorptionskoeffizient ein wichtiger Eingangsparameter.


In der Literatur finden sich verschiedene Datensätze des Absorptionskoeffizienten, die mit verschiedenen Verfahren und an verschieden stark dotierten Siliziumproben gemessen wurden. Diese Datensätze zeigen untereinander teilweise erhebliche Abweichungen. Da außerdem die erwarteten Messunsicherheiten nicht angegeben sind, ist es schwierig, die Daten zu beurteilen. Auf der anderen Seite hat der verwendete Datensatz direkten Einfluss auf Simulations- und Messergebnisse, die der gezielten Optimierung von Solarzellen dienen sollen. Die genaue Kenntnis des Absorptionskoeffizienten ist daher von praktischer Relevanz für die weitere Verbesserung von Silizium-Solarzellen.


Im Rahmen der Arbeit wird der Absorptionskoeffizient mit verschiedenen Verfahren neu bestimmt und erstmalig mit vollständiger Messunsicherheit angegeben. Untersucht werden Proben mit verschiedenen Dotierkonzentrationen. Die Bestimmung des Absorptionskoeffizienten erfolgt im sichtbaren Bereich durch Reflexions- und Transmissionsmessungen und im Infraroten durch spektral aufgelöste Messungen der Lumineszenzemission und der spektralen Bestrahlungsstärke. Die mit den verschiedenen Verfahren ermittelten Werte und Messunsicherheiten werden verglichen und bewertet.

Förderzeitraum:
01.12.2010 - 30.11.2013

Institut:
Leibniz Universität Hannover
Institut für Festkörperphysik
Abteilung Solarenergieforschung

Betreuer:
Dr. Jan Schmidt

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Neubestimmung des Absorptionskoeffizienten von Silizium unter Angabe der Messunsicherheit
Neubestimmung des Absorptionskoeffizienten von Silizium unter Angabe der Messunsicherheit