Zu Beginn des 21.Jahrhunderts ergeben sich bezüglich der zukünftigen Energieversorgung der Menschheit zwei wesentliche Herausforderungen. Einerseits strebt man eine ausreichende und bezahlbare Energieversorgung an, andererseits gewinnt die Reduktion von CO2-Emissionen zunehmend an Bedeutung.
Während der Energieverbrauch in den Industriestaaten stagniert, ist in den Entwicklungs- und Schwellenländern aufgrund des unverändert hohen Bevölkerungswachstums und des vorhandenen Nachholbedarfs mit einem starken Anstieg des Energieverbrauchs zu rechnen. Man geht davon aus, daß sich der Weltenergieverbrauch, im Vergleich zu 1999 ( 12,6 Mrd. t SKE ) ), bis zum Jahr 2050 verdoppeln bis verdreifachen wird ( 28 Mrd. t SKE 1) ) [ 1 ].
Nach einigen Prognosen [ 2, 3 ] wird die Endlichkeit wichtiger fossiler Energieträger im Verlauf dieses Jahrhunderts spürbar.
Möglicherweise wird jedoch nicht nur eine Verknappung der Reserven zur erheblichen Verteuerung von Energie führen, sondern auch, vermutlich durch Kohlendioxid ausgelöste, Klimaveränderungen eine Drosselung der Verbrennung fossiler Energieträger ratsam erscheinen lassen [ 2 ].
Die Nutzung der Kernenergie, welche den Vorteil bietet ohne CO2- Emission auszukommen, birgt das Risiko verheerender Unfälle sowie das Problem der bisher ungelösten Entsorgung. Obwohl die Vorräte an spaltbarem Uran länger verfügbar sind als die meisten fossilen Brennstoffe, sind auch sie endlich [ 4 ].
Unter diesen Gesichtspunkten gewinnt der Einsatz nicht-fossiler, erneuerbarer Energiequellen zunehmend an Bedeutung.
In fast allen Szenarien einer zukünftigen nachhaltigen Energieversorgung stellt die Photovoltaik einer der wichtigen Hoffnungsträger dar [ 5 ].
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[ 1 ] Reserven, Resourcen und Verfügbarkeit von Energierohstoffen – Zusammenfassung
; Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie, 1999
[ 2 ] Prof.Dr.F.Vahrenholt : Energieversorgung - die entscheidende Herausforderung
der Zukunft ; Veröffentlichung, Shell Deutschland, 2000
[ 3 ] BP Amoco : statistical review of wold energy 2000
[ 4 ] W.Demtröder : Experimentalphysik 4; S.228 , 1. Aufl., Springer-Lehrbuch, 1996
[ 5 ] W.Wettling : Solarzellen - Stand der Technik; Phys.Bl. 53 , Nr. 12, 1197-1202
(1997)
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Einige Eigenschaften des Zinkselenids
- 3. Ausgangssituation und Vorgehensweise
- 4. RF-Sputtern von Zinkselenid
- 4.1 Herstellung der Schichten
- 4.2 Variationsmöglichkeiten der Herstellungsparameter
- 4.3 Die Sputteranlage
- 5. Erste Charakterisierung der ZnSe-Schichten
- 5.1 Aussehen und Haftung
- 5.2 Bestimmung der Schichtdicke
- 5.2.1 Ellipsometrie
- 5.2.2 Tolansky-Verfahren
- 5.2.3 Transparenz-Extrema-Verfahren
- 5.2.4 Aufnahmen mit dem Raster-Elektronenmikroskop (REM)
- 5.2.5 Ergebnisse der Schichtdickenmessung
- 5.2.5.1 Einfluß der Herstellungsparameter
- 5.2.5.2 Oberflächenprofil der Schichten
- 5.3 Untersuchung der Stöchiometrie
- 5.3.1 EDX-Analyse
- 5.3.2 Ergebnisse der Stöchiometrieuntersuchungen
- 6. Röntgenuntersuchungen
- 6.1 Untersuchungen mit der Zählrohrmethode
- 6.1.1 Einführung
- 6.1.2 Auswertung der Spektren
- 6.2 Untersuchung mit Filmaufnahmen
- 6.3 Bestimmung der Korngröße
- 6.1 Untersuchungen mit der Zählrohrmethode
- 7. Absorptionsmessungen
- 7.1 Einführung
- 7.2 Ergebnisse der Absorptionsmessungen
- 8. Temperaturabhängige Leitfähigkeitsmessungen
- 8.1 Einführung
- 8.2 Ergebnisse der Leitfähigkeitsmessungen
- 9. Zusammenfassung
- 10. Anhang
- 11. Literaturverzeichnis
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung dünner gesputterter ZnSe-Schichten. Ziel ist die Entwicklung von ZnSe-Schichten, die stark senkrecht zur Substratoberfläche aufwachsen, um die Effizienz von Dünnschichtsolarzellen zu steigern.
- Herstellung von ZnSe-Schichten mittels RF-Sputtern
- Charakterisierung der ZnSe-Schichten hinsichtlich Schichtdicke, Stöchiometrie, Oberflächenstruktur und Kristallstruktur
- Einfluß der Herstellungsparameter auf die Eigenschaften der ZnSe-Schichten
- Potenzial von ZnSe als n-Halbleiter in Dünnschichtsolarzellen
- Vergleich von ZnSe mit CdS als n-Halbleiter
Zusammenfassung der Kapitel
Das erste Kapitel liefert eine Einleitung in die Thematik der Arbeit, die sich mit der Herstellung und Charakterisierung von ZnSe-Schichten für die Anwendung in Dünnschichtsolarzellen beschäftigt. Im zweiten Kapitel werden wichtige Eigenschaften des Zinkselenids, wie die Kristallstruktur und die Bandlücke, näher erläutert. Das dritte Kapitel beschreibt die Ausgangssituation und die Vorgehensweise der Arbeit. In Kapitel 4 wird die Herstellung der ZnSe-Schichten mittels RF-Sputtern detailliert dargestellt, wobei die verschiedenen Herstellungsparameter und die Sputteranlage näher erläutert werden.
Kapitel 5 widmet sich der ersten Charakterisierung der ZnSe-Schichten, einschließlich der Bestimmung der Schichtdicke, der Untersuchung der Stöchiometrie sowie der Analyse von Aussehen und Haftung. Die Kapitel 6 und 7 befassen sich mit weiteren Charakterisierungsmethoden, darunter Röntgenuntersuchungen und Absorptionsmessungen.
Schließlich behandelt Kapitel 8 die temperaturabhängigen Leitfähigkeitsmessungen der ZnSe-Schichten.
Schlüsselwörter
ZnSe, Dünnschicht, Sputtern, Solarzellen, Halbleiter, Kristallstruktur, Bandlücke, Stöchiometrie, Charakterisierung, Heteroepitaxie, Effizienz
- Citation du texte
- Elmar Kunze (Auteur), 2000, Herstellung und Charakterisierung von dünnen gesputterten ZnSe-Schichten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/7512
