Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

Kapitel 2
Physikalische und technologische
Grundlagen
In diesem Kapitel wird ein kurzer Überblick über die physikalischen und technologischen
Grundlagen von transparenten, leitfähigen Metalloxidschichten (TCO) und deren Anwendung
in Silizium-Dünnschichtsolarzellen gegeben. Im ersten Abschnitt geht es um allgemeine Eigenschaften
von dünnen TCO-Schichten. Den Schwerpunkt dieses Kapitels bilden die Eigenschaften
und die Herstellung des in dieser Arbeit untersuchten, aluminiumdotierten Zinkoxids (ZnO:Al).
Im letzten Abschnitt dieses Kapitels wird auf den Aufbau und die Funktionsweise von Silizium-
Dünnschichtsolarzellen und die Anforderungen an TCOs als deren Frontkontakte eingegangen.
2.1 Transparente und leitfähige Oxide (TCOs)
TCOs sind halbleitende Materialien, die stark unterschiedliche elektrische Eigenschaften zwischen
isolierend und aufgrund von Dotierung nahezu metallisch leitfähig aufweisen können.
Durch ihre große Bandlücke sind sie im sichtbaren Spektralbereich transparent. Einen Überblick
über die Eigenschaften von verschiedenen undotierten und dotierten transparenten und leitfähigen
Metalloxiden geben die Übersichtsartikel von Chopra et al. (1983), Manifacier et al. (1981),
Vossen (1976) und im MRS-Bulletin (2000) sowie die Arbeiten von Hartnagel et al. (1995) und
Pearton et al. (2005).
2.1.1 Beispiele für TCOs und deren Anwendung
Die Voraussetzung für ein transparentes und gleichzeitig leitfähiges Material ist eine große Bandlücke,
ein einzelnes Band aus s-Orbitalen, die stark überlappen, und eine möglichst kleine effek-
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