Defekte in III-V Halbleitermaterialien des GaInAsP-Systems

Auf dem Weg zu einer erfolgreichen Energiewende kommt der Photovoltaik eine bedeutende Rolle zu. Die größte Verbreitung in diesem Bereich weisen Silizium-Solarzellen auf, die als Massenprodukt zu vergleichsweise geringen Kosten hergestellt werden, aber in ihrer Effizienz auf unter 30 % limitiert sind. Deutlich höhere Wirkungsgrade lassen sich mit Mehrfachsolarzellen aus III-V-Halbleitern erzielen, die bereits Effizienzen bis 47 % erreicht haben.

In dieser Arbeit wurden Untersuchungen zu Materialeigenschaften der dabei verwendeten III-V Halbleiterverbindungen durchgeführt. Insbesondere wurde die GaAs-Wachstumsrate mittels MOVPE von 4 auf 280 µm/h erhöht, wodurch der Solarzellenabsorber in unter 2 statt über 45 Minuten abgeschieden werden konnte. Eine mit 100 µm/h abgeschiedene GaAs-Solarzelle erreichte fast 96 % der Effizienz einer langsam gewachsenen Referenz. Zusätzlich wurde die Eignung von GaInAsP als Material für Weltraumsolarzellen untersucht, wobei sich n-GaInAsP mit hohem InP-Gehalt als vielversprechend herausgestellt hat.