DE10142632A1 - Photovoltaic cell, used for producing electrical energy from sunlight, comprises a photovoltaically active p- or n-doped semiconductor material made from a ternary compound or mixed oxide - Google Patents
Photovoltaic cell, used for producing electrical energy from sunlight, comprises a photovoltaically active p- or n-doped semiconductor material made from a ternary compound or mixed oxideInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft photovoltaisch aktive Materialien und diese enthaltende Photovoltaik-Zellen. The invention relates to photovoltaically active materials and containing them Photovoltaic cells.
Photovoltaik-Zellen werden seit längerer Zeit zur Gewinnung von elektrischer Energie aus Sonnenlicht eingesetzt. Dabei werden bislang insbesondere kristalline Silizium-Solarzellen eingesetzt, deren Wirkungsgrad in den letzten 15 Jahren um über 50% gesteigert werden konnte. Die bislang verfügbaren Solarzellen weisen jedoch immer noch ein verbesserungswürdiges Eigenschaftsspektrum auf. Photovoltaic cells have long been used to generate electrical energy Sunlight used. So far, crystalline silicon solar cells have been used in particular used, whose efficiency has increased by over 50% in the last 15 years could. However, the solar cells available so far still show property spectrum in need of improvement.
Die zur Zeit besten kommerziell erhältlichen Photovoltaik-Zellen weisen Wirkungsgrade von nur 17-18% auf. Rein theoretisch sind bei siliciumbasierten Zellen Wirkungsgrade bis 33% erzielbar. Eine Beschreibung des gegenwärtigen Standes bei der Entwicklung von Solarzellen findet sich in M. A. Green et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 65 (2001), Seiten 9-16 und M. A. Green, Materials Science and Engineering B74 (2000), Seiten 118-124. The best commercially available photovoltaic cells currently have efficiencies from only 17-18%. Efficiency levels are purely theoretical for silicon-based cells up to 33% achievable. A description of the current state of development of Solar cells can be found in M.A. Green et al., Solar Energy Materials & Solar Cells 65 (2001), pages 9-16 and M. A. Green, Materials Science and Engineering B74 (2000), Pages 118-124.
Der maximale Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie beträgt aus thermodynamischen Gründen etwa 93%. Eine Reihe von Mechanismen sorgt dafür, dass durch Photonen getrennte Elektronen-Loch-Paare wieder rekombinieren, wodurch der Wirkungsgrad stark erniedrigt wird. The maximum efficiency in converting sunlight into electrical energy is about 93% for thermodynamic reasons. A number of mechanisms ensure for electron-hole pairs separated by photons to recombine, which greatly lowers the efficiency.
Die Elektronen, die durch die eingestrahlten Photonen aus dem Valenzband des Halbleiters in das Leitungsband angehoben werden, weisen zunächst noch die zusätzliche Energie auf, die der Energie des Photons abzüglich der Bandlücke entspricht. Der Energieüberschuss geht vornehmlich strahlungslos durch Stöße mit Gitterschwingungen verloren, wobei sich das Material erwärmt. Schließlich rekombinieren die Ladungsträger in statistischer Weise unter weiterem Wirkungsgradverlust. Unter Berücksichtigung sämtlicher Verlustmechanismen lassen sich mit Silicium als photovoltaisches Material maximale Wirkungsgrade von etwa 33% erzielen. The electrons emitted by the irradiated photons from the valence band of the semiconductor are lifted into the conduction band, initially still have the additional energy, which corresponds to the energy of the photon minus the band gap. The energy surplus is mainly lost without radiation due to collisions with lattice vibrations, whereby the material warms up. Finally, the charge carriers recombine in a statistical manner with further loss of efficiency. Taking all of them into account Loss mechanisms can be maximized with silicon as a photovoltaic material Achieve efficiencies of around 33%.
Eine wesentliche Aufgabe in der Materialforschung besteht gegenwärtig darin, photovoltaisch aktive Materialien aufzufinden, die diese Verlustmechanismen in weit geringerem Maße aufweisen. An essential task in materials research at the moment is To find photovoltaically active materials that have these loss mechanisms in far to a lesser extent.
Lösungswege hierfür sind Materialien mit einer Vielzahl von Unterbändern in der Valenzbandstruktur, die durch Photonen von hohen bis niedrigen Wellenlängen angeregt werden, um damit jeweils Elektronen in das Leitungsband zu befördern. Eine Vielzahl von Unterbändern entsteht in Materialien mit komplexer Kristallstruktur, die beispielsweise Untergitter ausbilden. Solutions for this are materials with a large number of subbands in the Valence band structure excited by photons from high to low wavelengths to transport electrons into the conduction band. A variety of Sub-bands arise in materials with a complex crystal structure, for example Form the lower grille.
Außerdem ist es notwendig, dass Stöße zwischen Elektronen und Gitterschwingungen, also Stöße zwischen Elektronen und Phononen, möglichst vermieden werden, um die Rekombination von Elektronen und Löchern zu vermeiden. Die Bewegung von Elektronen und Phononen muss möglichst entkoppelt werden. It is also necessary that collisions between electrons and lattice vibrations, ie Collisions between electrons and phonons should be avoided to the greatest possible extent Avoid recombination of electrons and holes. The movement of electrons and phonons must be decoupled if possible.
Es besteht weiterhin Bedarf an photovoltaisch aktiven Materialien, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und für unterschiedliche Anwendungsbereiche ein geeignetes Eigenschaftsprofil zeigen. Die Forschung auf dem Gebiet der photovoltaisch aktiven Materialien ist noch in keiner Weise als abgeschlossen zu betrachten, so dass weiterhin Nachfrage nach unterschiedlichen Photovoltaik-Materialien besteht. There is still a need for photovoltaically active materials that have a high Have efficiency and a suitable for different areas of application Show property profile. Research in the field of photovoltaically active Materials is in no way considered complete, so continue There is demand for different photovoltaic materials.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von photovoltaisch aktiven Materialien und diese enthaltenden Photovoltaik-Zellen, die die Nachteile der bestehenden Materialien und Zellen vermeiden und insbesondere höhere Wirkungsgrade aufweisen. The object of the present invention is to provide photovoltaically active Materials and these contain photovoltaic cells that have the disadvantages of existing ones Avoid materials and cells and in particular have higher efficiencies.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Photovoltaik-Zelle mit einem
photovoltaisch aktiven Halbleitermaterial aus mehreren Metallen oder Metalloxiden, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass das photovoltaisch aktive Material ausgewählt ist aus
einem p- oder n-dotierten Halbleitermaterial aus einer ternären Verbindung der
allgemeinen Formel (I)
MexSA ySB z (I)
mit
Me = Al, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu oder Ag,
SA, SB = B, C, Si, Ge, Sb, Se oder Te,
wobei SA und SB jeweils aus verschiedenen Gruppen des Periodensystems der Elemente
stammen,
x, y, z unabhängig voneinander sind und Werte von 0,01 bis 1 annehmen können,
und wobei der Gewichtsanteil von SA und SB zusammen mehr als 30% beträgt, bezogen
auf das gesamte Halbleitermaterial,
oder einem Mischoxid der allgemeinen Formel (II)
mit
Me = Fe, Cu, V, Mn, Sn, Ti, Mo, W
n = ganze Zahl von 1 bis 6,
a = 1 oder 2,
f = Zahl von 0,2 bis 5,
u + v + w + x = 1.
The object is achieved according to the invention by a photovoltaic cell with a photovoltaically active semiconductor material made of several metals or metal oxides, which is characterized in that the photovoltaically active material is selected from a p- or n-doped semiconductor material made from a ternary compound of the general formula ( I)
Me x S A y S B z (I)
With
Me = Al, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or Ag,
S A , S B = B, C, Si, Ge, Sb, Se or Te,
where S A and S B each come from different groups in the Periodic Table of the Elements,
x, y, z are independent of one another and can assume values from 0.01 to 1,
and the proportion by weight of S A and S B together is more than 30%, based on the total semiconductor material,
or a mixed oxide of the general formula (II)
With
Me = Fe, Cu, V, Mn, Sn, Ti, Mo, W
n = integer from 1 to 6,
a = 1 or 2,
f = number from 0.2 to 5,
u + v + w + x = 1.
Die erfindungsgemäßen Photovoltaik-Zellen bereichern zum einen ganz allgemein die Palette der verfügbaren Photovoltaik-Zellen. Durch die unterschiedlichen chemischen Systeme können unterschiedliche Anforderungen in verschiedenen Anwendungsbereichen der Photovoltaik-Zellen erfüllt werden. Die erfindungsgemäßen Photovoltaik-Zellen erweitern damit die Anwendungsmöglichkeiten dieser Elemente unter unterschiedlichen Bedingungen beträchtlich. The photovoltaic cells according to the invention generally enrich the Range of available photovoltaic cells. Because of the different chemical Systems can have different requirements in different application areas of the photovoltaic cells are met. The photovoltaic cells according to the invention expand the application possibilities of these elements under different Conditions considerable.
Die Photovoltaik-Zelle enthält neben dem photovoltaisch aktiven Material vorzugsweise optisch transparente, elektrisch leitfähige Deckschichten wie Indium-Zinn-Oxid sowie elektrisch leitfähige Substratmaterialien, zwischen denen sich das photovoltaisch aktive Material befindet. In addition to the photovoltaically active material, the photovoltaic cell preferably contains optically transparent, electrically conductive cover layers such as indium tin oxide as well electrically conductive substrate materials, between which the photovoltaically active Material.
Die Erfindung betrifft Halbleitermaterialien, ausgenommen ternäre Verbindungen aus AlB12 und SiB6. The invention relates to semiconductor materials, with the exception of ternary compounds composed of AlB 12 and SiB 6 .
Nachstehend werden bevorzugte Halbleitermaterialien näher erläutert. Preferred semiconductor materials are explained in more detail below.
In den ternären Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind SA und SB vorzugsweise ausgewählt aus B, C, Ge, Sb und Te. In the ternary compounds of the general formula (I), S A and S B are preferably selected from B, C, Ge, Sb and Te.
Vorzugsweise ist in diesem Halbleitermaterial Me ausgewählt aus einer der folgenden
Gruppen:
- 1. Al, Ti, Zr
- 2. V, Nb, Ta
- 3. Cr, Mo, W
- 4. Mn, Fe, Co, Ni
- 5. Cu, Ag.
- 1. Al, Ti, Zr
- 2. V, Nb, Ta
- 3. Cr, Mo, W
- 4. Mn, Fe, Co, Ni
- 5. Cu, Ag.
Der Anteil an Dotierungselementen beträgt bis zu 0,1 Atom-% in der Legierung oder 1018 bis 1020 Ladungsträger pro Kubikzentimeter. Höhere Ladungsträgerkonzentrationen bewirken nachteilige Rekombinationen und damit eine reduzierte Ladungsbeweglichkeit. Dotiert wird mit Elementen, die einen Elektronenüber- oder -unterschuss im Kristallgitter bewirken, z. B. mit Iodid für n-Halbleiter und Erdalkalielementen für p-Halbleiter, sofern ein 3/5- oder 3/6-Halbleiter vorliegt. The proportion of doping elements is up to 0.1 atom% in the alloy or 10 18 to 10 20 charge carriers per cubic centimeter. Higher carrier concentrations result in disadvantageous recombinations and thus reduced charge mobility. Is doped with elements that cause an electron surplus or deficit in the crystal lattice, for. B. with iodide for n-type semiconductor and alkaline earth elements for p-type semiconductor, if a 3/5 or 3/6 semiconductor is present.
Eine weitere Möglichkeit der Dotierung ergibt sich dadurch, dass man gezielt durch unter- oder überstöchiometrische Zusammensetzungen Löcher oder Elektronen in die Materialien einbringt und sich damit einen zusätzlichen Dotierschrift erspart. Another possibility for doping results from the fact that or superstoichiometric compositions of holes or electrons in the materials brings in and thus saves an additional doping font.
Dotierelemente können auch über die wässrigen Lösungen von Metallsalzen eingebracht werden, die anschließend in der Mischung getrocknet werden. Anschließend werden die Metallkationen z. B. durch Wasserstoff bei erhöhten Temperaturen reduziert oder verbleiben ohne Reduktion im Material. Bevorzugt erfolgt die p- oder n-Dotierung durch Wahl der Mengenverhältnisse der Verbindungen oder die p-Dotierung mit Alkalimetallen und die n-Dotierung mit Sb, Bi, Se, Te, Br oder I (siehe WO 92/13811). Doping elements can also be introduced via the aqueous solutions of metal salts which are then dried in the mixture. Then the Metal cations e.g. B. reduced by hydrogen at elevated temperatures or remain in the material without reduction. The p- or n-doping is preferably carried out by Choice of the proportions of the compounds or the p-doping with alkali metals and the n-doping with Sb, Bi, Se, Te, Br or I (see WO 92/13811).
Die erfindungsgemäßen Materialien der allgemeinen Formel (I) werden nach bekannten Verfahren hergestellt, die Elementverbindungen z. B. durch Sintern der Elementpulver bei hohen Temperaturen, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts, oder durch Schmelzen im Hochvakuum sowie anschließendes Pulverisieren und Sintern oder durch Schmelzen der Mischung der Elementpulver und Abkühlung. The materials of general formula (I) according to the invention are known Process prepared, the element connections z. B. by sintering the element powder high temperatures, but below the melting point, or by melting in the High vacuum and subsequent pulverization and sintering or by melting the Mixing the element powder and cooling.
In den Mischoxiden der allgemeinen Formel (II) bedeuten n die Oxidationsstufe des Metalls Me und f einen Stöchiometriefaktor. f hat einen Wert im Bereich von 0,2 bis 5, vorzugsweise von 0,5 bis 2, besonders bevorzugt von 1. a gibt die Differenz der beiden unterschiedlichen Oxidationsstufen von Me an. In the mixed oxides of the general formula (II), n is the oxidation state of Metals Me and f a stoichiometric factor. f has a value in the range from 0.2 to 5, preferably from 0.5 to 2, particularly preferably from 1. a gives the difference between the two different oxidation levels from Me.
Für den Stöchiometriefaktor f können als bevorzugte Bereiche Zahlen von 0,2 bis 0,99, der Wert 1, Zahlen von 1,01 bis 2 und Zahlen von 2,01 bis 5 angegeben werden. Es handelt sich um jeweils bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. For the stoichiometric factor f, numbers from 0.2 to 0.99 can be the preferred ranges Value 1, numbers from 1.01 to 2 and numbers from 2.01 to 5 can be given. It deals are each preferred embodiments of the invention.
Der Inhalt der Klammer
kann bevorzugt konkret sein:
FeO.1/2 Fe2O3
1/2 Cu2O.CuO
VO.1/2 V2O3
V2O3.V2O5
VO2.1/2 V2O5
VO2.1/2 V2O3
MnO.1/2 Mn2O3
1/2 Mn2O3.1/2 Mn2O3
SnO.SnO2
TiO.1/2 Ti2O3
1/2 Ti2O3.TiO2
MoO2.MoO3 oder
WO2.WO3.
The content of the bracket
can preferably be specific:
FeO. 1/2 Fe 2 O 3
1/2 Cu 2 O.CuO
VO.1 / 2 V 2 O 3
V 2 O 3 .V 2 O 5
VO 2 .1 / 2 V 2 O 5
VO 2 .1 / 2 V 2 O 3
MnO. 1/2 Mn 2 O 3
1/2 Mn 2 O 3 .1 / 2 Mn 2 O 3
SnO.SnO 2
TiO.1 / 2 Ti 2 O 3
1/2 Ti 2 O 3 .TiO 2
MoO 2 .MoO 3 or
WO 2 .WO 3 .
Die erfindungsgemäßen Mischoxide werden nach bekannten Verfahren hergestellt, vorzugsweise durch inniges Vermischen der Einzeloxide mit den bekannten keramischen Technologien, Pressen der Mischungen unter Druck zu Formlingen von beispielsweise quaderförmiger Gestalt und Sintern der Formlinge in inerter Atmosphäre, z. B. unter Argon, bei Temperaturen von 900 bis 1700°C. The mixed oxides according to the invention are produced by known processes, preferably by intimately mixing the individual oxides with the known ceramic ones Technologies, pressing of the mixtures under pressure to form, for example cuboid shape and sintering of the moldings in an inert atmosphere, e.g. More colorful Argon, at temperatures from 900 to 1700 ° C.
Die erfindungsgemäßen Materialien werden somit nach bekannten Verfahren hergestellt, die Elementverbindungen z. B. durch Sintern der Elementpulver bei hohen Temperaturen, jedoch unterhalb des Schmelzpunkts oder durch Schmelzen im Hochvakuum sowie anschließendes Pulverisieren und Sintern. Die Oxide werden z. B. durch Sintern der Pulvermischungen der Einzeloxide synthetisiert. Der Ausdruck "Kombination", wie er vorstehend benutzt wurde, bezieht sich gerade auf diese Herstellung, insbesondere das Sintern. The materials according to the invention are thus produced by known processes, the element connections z. B. by sintering the element powder at high temperatures, however below the melting point or by melting in a high vacuum as well then pulverizing and sintering. The oxides are e.g. B. by sintering the Powder mixtures of the individual oxides synthesized. The expression "combination" as he used above refers precisely to this manufacture, in particular that Sintering.
Die photovoltaisch aktiven Mischoxide lassen sich auch durch Reaktivsintern der entsprechenden Metallmischungen in Luft bei erhöhten Temperaturen herstellen. Aus wirtschaftlichen Gründen ist es auch sinnvoll, Mischungen von Oxiden und Metallen einzusetzen. The photovoltaically active mixed oxides can also be sintered by reactive produce corresponding metal mixtures in air at elevated temperatures. Out For economic reasons, it also makes sense to mix oxides and metals use.
Die Materialien können verformt werden durch Extrusion zu Bändern und gegebenenfalls Verstrecken der Bänder während der nachfolgenden Abkühlung unterhalb des Materialschmelzpunktes. Die Herstellung von Photovoltaik-Zellen kann durch Aufbringen von Schichten des Halbleitermaterials auf leitfähige Substrate mittels Siebdruck erfolgen. Eine elektrische Kontaktierung kann durch Bedampfen erfolgen. The materials can be deformed by extrusion into strips and optionally Stretching of the belts below the. During the subsequent cooling Material melting point. The manufacture of photovoltaic cells can be done by applying layers of the semiconductor material on conductive substrates by means of screen printing. Electrical contact can be made by vapor deposition.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Optimierung der Materialien hinsichtlich des Wirkungsgrads. Es liegt auf der Hand, dass bei Variation der Komponenten um beispielsweise 5 Atom-% sehr viele Materialien synthetisiert und geprüft werden müssen. Diese Aufgabe kann mit kombinatorischen Methoden gelöst werden. Dazu können Elementlegierungen oder Oxidmischungen oder Mischungen von Elemente mit Oxiden mit gradueller Variation der Zusammensetzung als Funktion der Längenkoordination auf einem Substrat erzeugt werden, indem man die Elemente oder bereits binäre Legierungen von entsprechenden Targets aus auf einem mit einer Lochmaske versehenen Substrat erzeugt, wobei sich die Elementzusammensetzung je nach Entfernung von den Targets oder je nach Sputterwinkel ändert. Anschließend wird die Maske entfernt, und die erzeugten Dünnschicht-"Dots" werden zu den eigentlichen Materialien gesintert. Der Ausdruck "Dot" bezeichnet dabei räumlich voneinander getrennte Punkte oder Bereiche des Materials auf einem Substrat, die im wesentlich gleiche Ausmaße aufweisen und vorzugsweise in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, so dass sich ein Array ergibt. "Array" bedeutet die zweidimensionale, im wesentlichen gleichmäßig beabstandete Anordnung von Dots auf einer Substratfläche. Es ist auch möglich, Element- und Oxidpulver mit Korngrößen unterhalb 5 µm in einem inerten Suspensionsmittel wie Kohlenwasserstoffen unter Mitwirkung eines Dispergiermittels zu genügend stabilen Suspensionen zu suspendieren und Mischungen der Suspensionen wie bei den Oxiden beschrieben als Tröpfchen abzulegen, das Suspensionsmittel zu verdampfen und die so erzeugte Pulvermischungen auf dem Substrat zu sintern. Another object of the invention is the optimization of the materials with regard to of efficiency. It is obvious that when the components are varied around For example, 5 atomic% of very many materials have to be synthesized and tested. This task can be solved with combinatorial methods. You can do this Element alloys or oxide mixtures or mixtures of elements with oxides gradual variation in composition as a function of length coordination A substrate can be created by using the elements or already binary alloys from corresponding targets on a substrate provided with a shadow mask generated, the element composition depending on the distance from the targets or changes depending on the sputtering angle. The mask is then removed and the generated thin-film "dots" are sintered into the actual materials. The The term "dot" denotes spatially separated points or areas of the material on a substrate which are of substantially the same dimensions and are preferably arranged at regular intervals, so that an array results. "Array" means the two-dimensional, substantially equally spaced Arrangement of dots on a substrate surface. It is also possible to element and Oxide powder with grain sizes below 5 microns in an inert suspension medium such as Hydrocarbons with the help of a dispersant to sufficiently stable Suspend suspensions and mixtures of suspensions as for the oxides described as droplets, to evaporate the suspension medium and so sinter generated powder mixtures on the substrate.
Als inertes, temperatur- und diffusionsstabiles Substratmaterial wird neben metallischen Substraten Siliziumcarbid bevorzugt, das auch genügend elektrisch leitfähig ist. As an inert, temperature and diffusion stable substrate material, in addition to metallic Silicon carbide, which is also sufficiently electrically conductive, is preferred for substrates.
Dünnschicht-Dots der Oxide können auf einer Substratfläche auf erzeugt werden, indem über Dosierautomaten Mischungen von Salzen, vorzugsweise von Nitraten oder sonstigen löslichen Verbindungen in Form von Tropfen variabler Zusammensetzung abgelegt werden, das Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, verdampft wird, durch Temperaturerhöhung die Nitrate oder Verbindungen in die Oxide überführt werden und die Oxidmischungen in ihrer Gesamtheit anschließend gesintert werden. Thin-film dots of the oxides can be produced on a substrate surface by mixtures of salts, preferably of nitrates or others, via automatic metering devices soluble compounds in the form of drops of variable composition are, the solvent, preferably water, is evaporated by Temperature increase the nitrates or compounds are converted into the oxides and Oxide mixtures in their entirety are then sintered.
Pro Substratplatte mit Maßen von in der Größenordnung 10.10 cm werden 1000 bis 10 000 Dots mit Abmessung (Durchmessern) von 0,2 bis 2 mm aufgebracht. For each substrate plate with dimensions of the order of 10.10 cm, 1000 to 10,000 dots with dimensions (diameters) of 0.2 to 2 mm applied.
Der schnelle und zuverlässige Test der Materialien ist essentiell. Erfindungsgemäß kann
dazu nachstehendes Analyseverfahren durchgeführt werden:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinatorischen Herstellung und Testung von
Halbleitermaterialien für Photovoltaik-Zellen, bei dem man auf einem leitfähigen flächigen
Substrat ein Array aus Dünnschicht-Dots der Halbleitermaterialien mit unterschiedlicher
Zusammensetzung erzeugt, das Substrat vorzugsweise unter einem inerten Gas wie
Stickstoff oder Argon mit dem Array auf eine gewünschte Messtemperatur temperiert und
die Dots jeweils mit einem Messstift kontaktiert, wobei unter Beleuchtung die Spannung
ohne Belastung, Strom und Spannung bei sich verminderndem Lastwiderstand und/oder
der Kurzschlussstrom gemessen, nachfolgend gespeichert und ausgewertet werden. Die
Beleuchtungsstärke kann dabei variiert werden.
The quick and reliable test of the materials is essential. According to the invention, the following analysis method can be carried out:
The invention relates to a method for combinatorial production and testing of semiconductor materials for photovoltaic cells, in which an array of thin-film dots of the semiconductor materials with different compositions is produced on a conductive flat substrate, the substrate preferably under an inert gas such as nitrogen or argon the array is tempered to a desired measuring temperature and the dots are contacted with a measuring pin, the voltage being measured under illumination without load, current and voltage with decreasing load resistance and / or the short-circuit current, subsequently stored and evaluated. The illuminance can be varied.
Für die Methode werden die auf dem metallischen bzw. Silicumcarbid-Substrat befindlichen Dots z. B. mittels einer Mikrofeinschleifscheibe auf eine einheitliche Höhe abgeschliffen, und dabei wird gleichzeitig eine ebene Fläche geringer Rauhtiefe geschaffen. Man bringt die Substratplatte auf eine Messtemperatur und kontaktiert mit einem Messstift unter definierter Auflagekraft die Dots. For the method, those on the metallic or silicon carbide substrate located dots z. B. by means of a microfine grinding wheel to a uniform height sanded off, and at the same time a flat surface with a low roughness depth is obtained created. The substrate plate is brought to a measuring temperature and contacted the dots with a measuring pen under a defined contact force.
Während der Messstift aufliegt, werden die Spannung ohne Belastung, Strom und Spannung bei sich verminderndem Lastwiderstand sowie der Kurzschlussstrom gemessen. Eine rechnergesteuerte Messapparatur benötigt zum Vermessen eines Materials inklusive Verfahren an den nächsten Dot um 10 Sekunden, was pro Tag die Vermessung von ca. 10 000 Dots bei einer Temperatur ermöglicht. Arbeitet man mit mehreren Messstiften parallel, so können entsprechend mehr Dots vermessen werden. Die Messwerte und Kurven können gespeichert und grafisch aufbereitet werden, so dass eine grafische Darstellung auf einen Blick die besseren Materialien anzeigt, deren Zusammensetzung man dann mit üblichen Methoden analysiert. Vorzugsweise wir unter Inertgas gearbeitet. While the measuring pin is on, the voltage is without load, current and Voltage measured with decreasing load resistance and the short-circuit current. A computer-controlled measuring apparatus needed to measure a material including Moving to the next dot by 10 seconds, which means measuring approx. Allows 10,000 dots at one temperature. If you work with several measuring pins parallel, more dots can be measured accordingly. The measured values and Curves can be saved and processed graphically, so that a graphical Presentation at a glance which shows the better materials, their composition one then analyzes it using standard methods. We prefer to work under inert gas.
Die Erfindung betrifft auch ein Array aus mindestens 10 unterschiedlichen erfindungsgemäßen Halbleitermaterialien auf einem leitfähigen Substrat. The invention also relates to an array of at least 10 different ones semiconductor materials according to the invention on a conductive substrate.
Die erfindungsgemäßen Materialien werden gemäß dem Stand der Technik, wie er z. B. WO 98/44562, US 5, 448, 109, EP-A-1 102 334 oder US 5,439,528 dargestellt ist, in Module eingebracht und in diesen in Serie geschaltet. The materials according to the invention are according to the prior art, as z. B. WO 98/44562, US 5, 448, 109, EP-A-1 102 334 or US 5,439,528 is shown in Modules introduced and connected in series in them.
Claims (13)
MexSA ySB z (I)
mit
Me = Al, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu oder Ag,
SA, SB = B, C, Si, Ge, Sb, Se oder Te,
wobei SA und SB jeweils aus verschiedenen Gruppen des Periodensystems der Elemente stammen,
x, y, z unabhängig voneinander sind und Werte von 0,01 bis 1 annehmen können,
und wobei der Gewichtsanteil von SA und SB zusammen mehr als 30% beträgt, bezogen auf das gesamte Halbleitermaterial,
oder einem Mischoxid der allgemeinen Formel (II)
mit
Me = Fe, Cu, V, Mn, Sn, Ti, Mo, W
n = ganze Zahl von 1 bis 6,
a = 1 oder 2,
f = Zahl von 0,2 bis 5,
u + v + w + x = 1. 1. Photovoltaic cell with a photovoltaically active semiconductor material made of several metals or metal oxides, characterized in that the photovoltaically active material is selected from a p- or n-doped semiconductor material made from a ternary compound of the general formula (I)
Me x S A y S B z (I)
With
Me = Al, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or Ag,
S A , S B = B, C, Si, Ge, Sb, Se or Te,
where S A and S B each come from different groups in the Periodic Table of the Elements,
x, y, z are independent of one another and can assume values from 0.01 to 1,
and the proportion by weight of S A and S B together is more than 30%, based on the total semiconductor material,
or a mixed oxide of the general formula (II)
With
Me = Fe, Cu, V, Mn, Sn, Ti, Mo, W
n = integer from 1 to 6,
a = 1 or 2,
f = number from 0.2 to 5,
u + v + w + x = 1.
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| DE2001142632 DE10142632A1 (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Photovoltaic cell, used for producing electrical energy from sunlight, comprises a photovoltaically active p- or n-doped semiconductor material made from a ternary compound or mixed oxide |
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|---|---|---|---|---|
| CN101048877B (en) * | 2004-10-26 | 2010-05-12 | 巴斯福股份公司 | Photovoltaic cell comprising a photovoltaically active semiconductor material |
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- 2001-08-31 DE DE2001142632 patent/DE10142632A1/en not_active Withdrawn
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