DE102012203830A1 - Verfahren und Vorrichtung, die eine verspannte Azo-Schicht und ein Grenzflächen-Fermi-Niveau-Pinning bei doppelseitigen Dünnfilm-PV-Zellen verwenden - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikzelle umfasst ein Bereitstellen eines Glassubstrats, das eine durch eine Zwischenschicht bedeckte Oberflächenregion aufweist, und ein Bilden einer Dünnfilm-Photovoltaikzelle auf der Oberflächenregion. Außerdem umfasst die Dünnfilm-Photovoltaikzelle eine über der Zwischenschicht liegende Anode, einen Absorber über der Anode und eine Fensterschicht und Kathode über dem durch eine Pufferschicht abgepufferten Absorber. Die Anode weist eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht) auf, die eine erste Grenzfläche mit der Zwischenschicht und eine zweite Grenzfläche mit dem Absorber bildet. Die AZO-Schicht ist dazu konfiguriert, ein Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche und ein Spannungsfeld von der ersten Grenzfläche zu der zweiten Grenzfläche zu bewirken.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldungen
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Anmeldung Nr. 61/319,557, die am 31. März 2010 eingereicht und gemeinschaftlich übertragen wurde und hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zu jeglichem Zweck in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
  • Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Photovoltaikvorrichtung und ein Herstellungsverfahren. Insbesondere liefert die vorliegende Erfindung eine Verfahrens- und Vorrichtungsstruktur für eine doppelseitige Dünnfilm-Photovoltaikzelle. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung umfassen ein Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtung, die ein Spannungsfeld beim Anoden- und Fermi-Niveau-Pinning (Fermi-Niveau-Fixieren, engl.: Fermi level pinning) verwenden, um ein inneres elektrisches Feld zum Erhöhen des Zellenwirkungsgrades zu modifizieren. Eine Anwendung für die Erfindung ist eine Vorrichtung, die eine verspannte AZO-Schicht als Grenzfläche zwischen einem PV-Absorber und einer Anodenschicht zum Erhöhen der Lochsammlung (engl.: hole collection) verwendet.
  • Seit Anbeginn der Zeit ist die Menschheit gefordert, Wege zu finden, Energie nutzbar zu machen. Energie kommt beispielsweise in Form von petrochemischer, hydroelektrischer, Nuklear-, Wind-, Biomasse-, Sonnen-, Holz- und Kohleenergie vor. Im vergangenen Jahrhundert stützte sich die moderne Zivilisation auf petrochemische Energie als wichtige Energiequelle. Petrochemische Energie umfasst Gas und Öl. Dies umfasst leichtere Formen wie beispielsweise Butan und Propan, die üblicherweise zum Heizen von Häusern verwendet werden und als Kraftstoff zum Kochen dienen, sowie Benzin, Diesel und Düsentreibstoff, die üblicherweise zu Transportzwecken verwendet werden. Schwerere Formen von Petrochemikalien können ebenfalls zum Heizen von Häusern verwendet werden. Ungünstigerweise ist der Vorrat an petrochemischem Kraftstoff begrenzt und im Wesentlichen auf der Basis der auf der Erde verfügbaren Menge feststehend. Da mehr Menschen Erdölprodukte in wachsender Menge verbrauchen, ist es dabei, rasch zu einer knappen Ressource zu werden.
  • Umwelttechnisch saubere und erneuerbare Energie ist wünschenswert. Ein Beispiel einer sauberen Energiequelle ist Wasserkraft. Wasserkraft wird aus elektrischen Generatoren gewonnen, die durch den Wasserdurchfluss, der durch Dämme erzeugt wird, angetrieben werden. Saubere und erneuerbare Energiequellen umfassen auch Wind, Wellen, Biomasse und dergleichen. Windräder wandeln Windenergie in nützlichere Energieformen wie beispielsweise Elektrizität um. Wieder andere Arten sauberer Energie umfassen Solarenergie.
  • Solarenergietechnologie wandelt allgemein elektromagnetische Strahlung von der Sonne in andere nützliche Energieformen um. Diese anderen Energieformen umfassen Wärmeenergie und elektrische Leistung. Für Anwendungen, die elektrische Leistung erfordern, werden oft Solarzellen verwendet. Obwohl Solarenergie umwelttechnisch sauber ist und bisher bis zu einem gewissen Grad erfolgreich ist, müssen noch viele Einschränkungen gelöst werden, bevor sie umfassend eingesetzt wird. Als Beispiel verwendet eine Art von Solarzelle kristalline Materialien, die aus Halbleitermaterialrohlingen (Halbleitermaterialblöcken) gewonnen werden. Diese kristallinen Materialien können zum Herstellen optoelektronischer Vorrichtungen verwendet werden, die Photovoltaik- und Photodiodenvorrichtungen umfassen, die elektromagnetische Strahlung in elektrische Leistung umwandeln. Jedoch sind kristalline Materialien oft teuer, und es ist oft schwierig, sie in großem Umfang herzustellen. Andere Arten von Solarzellen verwenden „Dünnfilm”-Technologie, um einen Dünnfilm aus lichtempfindlichem Material zu bilden, der dazu verwendet werden soll, elektromagnetische Strahlung in elektrische Leistung umzuwandeln. Ähnliche Einschränkungen existieren bei der Verwendung von Dünnfilmtechnologie bei der Herstellung von Solarzellen. Das heißt, die Wirkungsgrade sind oft gering. Außerdem ist die Filmzuverlässigkeit oft schlecht und kann bei herkömmlichen Umweltanwendungen nicht über lange Zeiträume hinweg verwendet werden. Oft ist es schwierig, Dünnfilme mechanisch miteinander zu integrieren. Diese und andere Einschränkungen dieser herkömmlichen Technologien finden sich in der gesamten vorliegenden Spezifikation und insbesondere im Folgenden.
  • Im Rahmen von Bemühungen, den Zellenwirkungsgrad der Dünnfilmsolarzelle zu verbessern, spielen Verfahren zum Verbessern einer relativen Bandausrichtung (engl.: band alignment) an den Heteroübergängen der Zelle eine wichtige Rolle beim Erhöhen der letztendlichen Leistungsmhigkeit der Solarzellen. Es gibt verschiedene Herstellungsherausforderungen beim Auswählen richtiger Materialien und Strukturen zum Bilden der Dünnfilm-PV-Zellenübergangsgrenzflächen mit einer ordnungsgemäßen Stärke und Richtung des elektrischen Feldes. Insbesondere beeinflusst der Bandabgleich (engl.: band lineup) zwischen einem Absorber und einer Anode oder zwischen einer Fensterschicht und einer Kathode durch jeweilige Grenzflächen die Trägersammlungseffizienz und die Einbauspannung der Zellen. Obwohl herkömmliche Techniken in der Vergangenheit manche dieser Probleme angegangen sind, sind sie in verschiedenen Situationen oft unzureichend. Deshalb ist es wünschenswert, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Struktur zum Entwerfen der Zellübergangsgrenzfläche für die Dünnfilm-Photovoltaikvorrichtungen zu haben.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikzelle sowie eine Dünnfilm-Solarvorrichtung mit verbesserten Charakteristika zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Dünnfilm-Photovoltaikzelle gemäß Anspruch 11 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikzelle. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Glassubstrats, das eine durch eine Zwischenschicht bedeckte Oberflächenregion aufweist, und ein Bilden einer Dünnfilm-Photovoltaikzelle auf der Oberflächenregion. Die Dünnfilm-Photovoltaikzelle umfasst eine über der Zwischenschicht liegende Anode und einen Absorber über der Anode. Ferner umfasst die Zelle eine Fensterschicht und Kathode über dem durch eine Pufferschicht abgepufferten Absorber. Die Anode umfasst eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht), die eine erste Grenzfläche mit der Zwischenschicht und eine zweite Grenzfläche mit dem Absorber bildet. Die AZO-Schicht ist dazu konfiguriert, ein Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche und ein Spannungsfeld von der ersten Grenzfläche zu der zweiten Grenzfläche zu bewirken.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Dünnfilm-Solarvorrichtung vorgesehen, die eine verspannte AZO-Schicht für eine Anode/Absorber-Grenzfläche verwendet. Die Vorrichtung umfasst ein optisch transparentes Substrat und eine über dem transparenten Substrat liegende Zwischenschicht. Außerdem umfasst die Vorrichtung eine Anodenschicht, die eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht) aufweist, die eine erste Grenzfläche mit der Zwischenschicht bildet. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Absorber, der Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid mit einem Dotierungsmittel vom p-Typ aufweist, das eine zweite Grenzfläche mit der AZO-Schicht bildet. Überdies umfasst die Vorrichtung eine Pufferschicht, auf die eine Fensterschicht folgt, die über dem Absorber liegt. Zudem umfasst die Vorrichtung eine Kathodenschicht, die über der Fensterschicht liegt. Bei einem spezifischem Ausführungsbeispiel bewirkt die durch die Vorrichtung verwendete AZO-Schicht ein Spannungsfeld in der Anodenschicht und ein Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche, um ein inneres elektrisches Feld an der zweiten Grenzfläche zu ändern.
  • Manche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern ein Verfahren zum Modifizieren eines inneren elektrischen Feldes um eine Anode/Absorber-Grenzfläche unter Verwendung einer Kombination einer Verspannung in einer Anode und eines Fermi-Niveau-Pinnings an der Grenzfläche, um die elektrische Feldstärke zu verringern oder sogar die Richtung des inneren elektrischen Feldes zu wechseln. Die verringerte innere elektrische Feldstärke senkt die Barriere für ein leichteres Tunneln durch die Trägerlöcher von dem Absorber zu der Anode. Die umgekehrte Richtung des inneren elektrischen Feldes an der Grenzfläche zwischen dem Absorber und der Rückelektrode unterstützt direkt die Lochsammlung durch die n+-Typ-Anode von dem p-Typ-Absorber.
  • Zwischen einer AZO-Schicht und der Oberflächenregion des Substrats ist eine Zwischenschicht platziert. Die Gitterfehlanpassung (Fehlanpassung der Kristallgitter) zwischen der AZO-Schicht und der Zwischenschicht bewirkt eine Verspannung in der Anode, die das elektrische Feld an der Grenzfläche zwischen der Anode und dem Absorber verändert. An den Grenzflächen zwischen der AZO-Schicht und der Zwischenschicht oder zwischen der AZO-Schicht und dem Absorber wird das Elektronenband durch Oberflächenzustände modifiziert und mittels eines Fermi-Niveau-Pinnings über die Grenzflächen hinweg ausgerichtet. Sowohl die Verspannung in der Anode als auch das Fermi-Niveau-Pinning kann bewirken, dass das innere elektrische Feld an der Rückelektrode abnimmt oder sogar die Richtung wechselt, was beides die Sammlung von Löchern an dem Rückkontakt unterstützt und somit den Zellenwirkungsgrad verbessert.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Diagramm, das eine Dünnfilm-Photovoltaikzelle veranschaulicht, die eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht an einer Anode/Absorber-Grenzfläche verwendet;
  • 2 ein Diagramm, das ein inneres elektrisches Feld über einen Absorber und seine Grenzflächen hinweg bei einer typischen doppelseitigen Struktur veranschaulicht;
  • 3A ein Diagramm, das eine Heteroübergangsenergiebandstruktur einer doppelseitigen Zelle veranschaulicht;
  • 3B eine nähere Betrachtung der Energiebandstruktur an der Anode/Absorber-Grenzfläche der doppelseitigen Zelle;
  • 4 ein Diagramm, das einen verspannten Film mit einer Grenzfläche zweier Materialien veranschaulicht, die eine fehlangepasste Gitterbeabstandung aufweisen;
  • 5 ein Diagramm des modifizierten inneren elektrischen Feldes an der Anode/Absorber-Grenzfläche durch einen kombinierten Effekt einer Verspannung in der Anode und eines Grenzflächen-Fermi-Niveau-Pinnings gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ein Diagramm, das ein Querschnitts-SEM-Bild einer gesputterten AZO-Schicht mit Stängelmorphologie (engl.: columnar morphology) veranschaulicht; und
  • 7 ein Diagramm, das ein Röntgenbeugungsbild einer gesputterten Zinkoxidschicht mit einer Zinksulfid-Struktur veranschaulicht, das eine Elementarzelle in einem nativen und einem verspannten Zustand zeigt.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liefern eine Verfahrens- und Vorrichtungsstruktur für eine doppelseitige Dünnfilm-Photovoltaikzelle. Sie umfassen ein Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikzelle unter Verwendung eines Spannungsfeldes in der Anodenschicht und eines Grenzflächen-Fermi-Niveau-Pinnings, um das innere elektrische Feld an der Anode/Absorber-Grenzfläche zu modifizieren und dadurch den Zellenwirkungsgrad zu erhöhen. Es ist eine Vorrichtung vorgesehen, die eine AZO-Schicht als Grenzfläche zwischen einem PV-Absorber und einer Anodenschicht zum Verbessern einer Lochsammlung verwendet.
  • 1 ist ein Diagramm, das eine Dünnfilm-Photovoltaikzelle veranschaulicht, die eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht an der Anode/Absorber-Grenzfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie gezeigt ist, ist auf einem Substrat 101 eine Dünnfilm-Photovoltaikzelle (Dünnfilm-PV-Zelle) 100 gebildet. Üblicherweise wird für eine doppelseitige Dünnfilm-PV-Zelle ein transparentes Material, z. B. Sodakalkglas, als Substrat ausgewählt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine Zwischenschicht 105 gebildet, die über einer Oberflächenregion des Substrats 101 liegt. Die Zwischenschicht 105 ist eine Basisschicht für eine Rückelektrode, üblicherweise eine Anode. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann die Zwischenschicht 105 als Sperrschicht dienen, um zu verhindern, dass Natriumspezies aus Sodakalkglas in die Elektrodenschicht einwandern.
  • Bei einem anderen spezifischen Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht 105 für Sonnenlicht optisch durchlässig, um die Absorption von der Rückseite der Zelle her zu ermöglichen. Die Zwischenschicht 105 ist vorzugsweise eine transparente Oxidschicht, die aus Materialien hergestellt ist, die aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid (TFO – fluorine doped tin Oxide), Indiumzinnoxid (ITO – indium tin Oxide) und Siliziumdioxid (SiO2) oder Siliziumnitrid ausgewählt sind. Bei einem anderen spezifischen Ausführungsbeispiel kann die Zwischenschicht 105 Bestandteil der Rückelektrode der Zelle 100 werden, falls ein leitfähiges Material ausgewählt wird und dazu konfiguriert wird, einen elektrischen Kontakt für die Anode der Zelle zu bilden. Beispielsweise können in der Zwischenschicht 105 Dünnfilme von transparentem leitfähigem Oxid und/oder Metall (z. B. Molybdän) enthalten sein. Außerdem kann die Zwischenschicht 105 als strukturelle Basisschicht zum Steuern des Spannungsfeldes in einer aufgewachsenen Schicht dienen, die über sich selbst zu liegen kommt, indem eine Seite der Grenzfläche mit einer Gitterkonstante innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite festgelegt wird. Die auf derselben gebildete Schicht kann auf Grund der Gitterfehlanpassung auf steuerbare Weise unter einer Verspannung gebildet werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Anodenschicht 110 gebildet, die über der Zwischenschicht 105 liegt. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel ist die Anodenschicht 110 eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht, AZO = aluminum doped zinc Oxide), die zumindest eine erste Grenzfläche 107 zwischen der AZO-Schicht 110 und der Zwischenschicht 105 bildet. Filme aus mit Aluminium dotiertem Zinkoxid sind transparent und elektrisch leitfähig. Die optische Eigenschaft von AZO ist durch eine hohe Transmission in der sichtbaren Region und eine brauchbare Transmission für IR-Wellenlängen von sogar 12 um gekennzeichnet. Die AZO-Schicht 110 kann mittels Sputterns von einem Target aufgebracht werden, das aus 2–4% Al-Metall gebildet ist (oder in Form von Al2O3) und in ZnO enthalten ist, abgeschieden werden. Die AZO-Schicht 110 kann mittels HF- oder DC-Magnetronzerstäubung mit einer Zielleistungsdichte (Target-Leistungsdichte) bei etwa 3 W/cm2 oder weniger in einer Vakuumkammer bei einem Druckbereich von etwa 1 bis 10 mtorr abgeschieden werden, wobei ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Argon eingebracht wird. Alternativ dazu kann die AZO-Schicht unter Verwendung eines MOCVD-Verfahrens gebildet werden. Nach der Bildung der AZO-Schicht auf der Zwischenschicht 105 kann das Aluminium, das als Dotierungsmittel vom n-Typ dient, ein Atomniveau zwischen 5 × 1019 cm–3 und 1 × 1021 cm–3 in der n+-Anode aufweisen. Der elektrische Leitwert, der als spezifischer Volumenwiderstand oder als Schichtwiderstand gemessen wird, ist auf Abscheidungseigenschaften und Schichtdicke bezogen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Absorber 115 gebildet, der über der AZO-Schicht 110 liegt, was zu einer Bildung zumindest einer zweiten Grenzfläche 112 zwischen der Anode 110 und dem Absorber 115 führt. Der Absorber 115 der Zelle 100 ist ein photovoltaisches Material, üblicherweise ein Halbleiterfilm vom p-Typ. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird der Absorber 115 gebildet, indem eine Vorläuferschicht in einer gasförmigen Umgebung einer Wärmebehandlung unterzogen wird. Beispielsweise kann mittels Sputtern eine Vorläuferschicht, die Kupferspezies, Indiumspezies und/oder Indium-Gallium-Spezies umfasst, auf der Oberfläche des Substrats gebildet werden. Bei einem anschließenden reaktiven Wärmebehandlungsprozess kann die Vorläuferschicht in einer gasförmigen Umgebung in dem Heizrohr, das Selenidspezies oder Sulfuridspezies und Stickstoffspezies usw. enthält, reaktiv behandelt werden. Wenn das Heizrohr erhitzt wird, reagiert das gasförmige Selen mit der bzw. den Kupfer-Indium-Gallium-Spezies in der Vorläuferschicht. Infolge der reaktiven Wärmebehandlung wird die Vorläuferschicht zu einem Photovoltaikfilmstapel umgewandelt, der eine Kupfer-Indium-(Gallium)-Diselenid(CIS/CIGS)-Verbindung enthält, die ein Halbleiter vom p-Typ ist und als Absorberschicht zum Bilden von Photovoltaikzellen dient.
  • Ausführlichere Beschreibungen des Wärmebehandlungsprozesses zum Bilden des CIGS-Photovoltaikfilmstapels aus Dünnfilmsolarzellen findet sich in der US-Patentanmeldung Nr. 61/178,459 mit dem Titel „Method and System for Selenization in Fabricating CIGS/CIS Solar Cells”, die am 14. Mai 2009 von Robert Wieting eingereicht wurde, gemeinschaftlich an Stion Corporation, San José, übertragen wurde und durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann der Absorber 115 aus Cadmiumtellur-Verbindung-Halbleiter mit einem Dotierungsmittel vom p-Typ hergestellt sein. Selbstverständlich kann es andere Variationen, Modifikationen und Alternativen geben. Beispielsweise ist der Absorber hier als Einzelübergangsstruktur veranschaulicht, obwohl er alternativ dazu in Zellen mit zwei oder mehr Übergängen gebildet oder variabel wiederholt werden kann.
  • Über den Absorber 115 hinweg umfasst die Zelle 100 eine Fensterschicht 125. Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann zwischen der Fensterschicht 125 und dem Absorber 115 eine Pufferschicht 120 eingefügt sein. Die Pufferschicht 120 ist in Bezug auf ihre elektrische Charakteristik ein n-Typ, während die Fensterschicht 125 bezüglich ihrer elektrischen Charakteristik ein n+-Typ ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Pufferschicht 120 unter Verwendung eines chemischen Badabscheidungsverfahrens (CBD-Verfahrens, CBD = chemical bath deposition) aus einer Cadmiumsulfidverbindung hergestellt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Pufferschicht unter Verwendung eines MOCVD-Verfahrens mittels Zinkoxids hergestellt werden. Das MOCVD-Verfahren wird anstatt eines Sputterns dazu verwendet, die Zinkoxidpufferschicht zu bilden, so dass eine mögliche strukturelle Beschädigung der zweiten Grenzfläche, die durch eine Sputtertechnik verursacht wird, beträchtlich verringert werden kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fensterschicht 125 eine AZO-Schicht, deren Dicke geringer ist als die des Absorbers 115. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen kann die Fensterschicht 125 zum Bilden eines Kathodenkontakts der Solarzelle verwendet werden. Alternativ dazu kann unter Verwendung eines MOCVD-Verfahrens eine aus mit Bor dotiertem Zinkoxid hergestellte zusätzliche Schicht hinzugefügt werden, um einen elektrischen Stirnkontakt mit einer elektrischen n+-Charakteristik zu bilden.
  • Um die Dünnfilmsolarzelle zu konfigurieren, wird die doppelseitige Zellstruktur mit einer Absicht verwendet, eine Photonenabsorption von beiden Seiten des Absorbers zu verbessern. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm, das ein inneres elektrisches Feld über einen Absorber und seine Grenzflächen hinweg bei einer typischen doppelseitigen Struktur veranschaulicht. Bei dieser Struktur sind sowohl die Anoden- als auch die Kathodenschicht aus einem AZO-Material mit einer elektrischen n+-Charakteristik hergestellt, und zwischen denselben befindet sich ein Absorber vom p-Typ. Auf Grund der strukturellen Konfiguration und elektrischen Eigenschaft unter Gleichgewichtsbedingungen kann das innere elektrische Feld an beiden Grenzflächen des Absorbers eine Richtung aufweisen, die von dem Elektrodenkontakt auf den Absorber gerichtet ist. Wie in 2 gezeigt ist, zeigt insbesondere das elektrische Feld E3 an dem Rückkontakt in Richtung des Absorbers vom p-Typ. Eine derartige Konfiguration ist für das Sammeln von Löchern nicht förderlich. Mit anderen Worten ist das Vorzeichen von E3 gegen den Lochtransport von dem Absorber zu dem Rückkontakt. Energetisch betrachtet ist die Stärke des inneren elektrischen Feldes auf eine harte Energiebarriere für die zu durchtunnelnden Löcher bezogen.
  • 3A ist ein vereinfachtes Diagramm, das eine Heteroübergangsbandstruktur einer doppelseitigen Zelle veranschaulicht. Es zeigt sowohl ein Valenzband Ev als auch ein Leitungsband Ec einer typischen doppelseitigen Zellstruktur mit transparentem n+-Oxid als Rückkontakt, einem Anodenkontakt auf der linken Seite und einem Kathodenkontakt auf der rechten Seite. 3B ist eine nähere Betrachtung der Bandstruktur der Anode/Absorber-Grenzfläche der doppelseitigen Zelle. Wie gezeigt ist, liegt an der Anode/Absorber-Grenzfläche eine Barriere (Sperre) vor, so dass sich die Zelle bezüglich einer Sammlung von Trägerlöchern seitens des Rückkontakts auf Tunnelströme stützen muss. Die Löcher weisen üblicherweise nicht genügend Energie für eine Glühemission auf. Das innere elektrische Feld läuft hier dem Tunneln von Löchern entgegen, indem es in Richtung des Absorbers zeigt. Ohne eine effiziente Sammlung von Trägerlöchern kann die Solarzelle keinen ausreichend hohen PV-Strom als Basis für eine Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad erzeugen. Deshalb besteht ein Erfordernis, Mechanismen zum Senken der Tunnelbarriere durch Modifizieren des inneren elektrischen Feldes in der Anode oder sogar durch Ändern des Vorzeichens des inneren elektrischen Feldes an der Anode/Absorber-Grenzfläche, um den Tunnelstrom zu unterstützen, zu verwenden.
  • Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zum Modifizieren eines inneren elektrischen Feldes unter Verwendung einer Rückelektrodenstruktur, die ein AZO-Material aufweist, das über einer Zwischenschicht liegt, die zuerst auf einer Oberflächenregion eines (transparenten) Substrats platziert wird. Das Verfahren umfasst ein Verwenden einer Gitterfehlanpassungsspannung, um das innere elektrische Feld über die Anode/Absorber-Grenzfläche hinweg zu modifizieren. 4 ist ein Diagramm, das einen verspannten Film mit einer Grenzfläche zweier Materialien veranschaulicht, die eine fehlangepasste Gitterbeabstandung aufweisen. Wie gezeigt ist, passen sich beide Schichten dann, wenn zwei Materialien A und B mit unterschiedlicher Gitterbeabstandung in jedem nativen Zustand zusammen platziert werden, beispielsweise indem eine Schicht des Materials B auf einer Schicht des Materials A aufgewachsen wird, aneinander an, um einen thermodynamischen Gleichgewichtszustand zu erreichen, der die freie Energie des A + B-Systems verringert. Das Material B weist eine Gitterkonstante a1 auf, die größer ist als eine Gitterkonstante a0 des Materials A. Das Material B unterliegt einer Druckspannung, um ein kleineres Gitter aus dem Material A aufzunehmen, während letzteres gleichzeitig einer Zugspannung unterliegt. Die Spannung in jeder von zwei Schichten, eine bezüglich eines Drucks und eine bezüglich eines Zugs, kann direkt auf einen Wert (a1 – a0)/a0 bezogen sein.
  • Die Eigenschaften von unter Spannung stehenden Dünnfilmen werden ausgehend von ihrem nativen ungespannten Zustand verändert. Beispielsweise werden durch die in dem Film vorliegende Spannung Energiebandausrichtung, Trägerbeweglichkeit, Rekombinationsgeschwindigkeit des Minoritätsladungsträgers, Dichte von Zuständen, piezoelektrische Felder usw. verändert. Durch ordnungsgemäßes Konfigurieren der Grenzflächenstrukturen kann die Veränderung der obigen physikalischen Eigenschaften in Abhängigkeit der Grenzflächenstrukturen gesteuert werden. Dies liefert eine Basis zum Herstellen eines auf einem mehrschichtigen Dünnfilm beruhenden Photovoltaikanschlusses (Photovoltaikübergangs, engl.: photovoltaic junction), der gewünschte Leistungsanforderungen an Solarvorrichtungen erfüllt. Insbesondere kann der Trägersammlungswirkungsgrad einer dünnfilmbasierten Solarzelle ehöht werden, indem die Spannung in der Anode dazu genutzt wird, die Tunnelungsbarriere zum Sammeln von Löchern von dem Absorber gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu verringern. Wie in 3 gezeigt ist, liegt zwischen Anode und Absorber eine durch einen Leitungsbandversatz bestimmte Energiebarriere vor. Ein gewünschter Bandversatz kann zwischen 0,1 eV und 0,3 eV liegen.
  • Die relative Bandausrichtung zwischen den verschiedenen Materialien in der Zelle bestimmt die Beschaffenheit einer IV-Kurve und somit den Zellenwirkungsgrad. Banddiskontinuitäten, vor allem diejenigen in dem Leitungsband, führen zu Unregelmäßigkeiten bzw. „Knickstellen” in der IV-Kurve der Zelle. Die relative Bandausrichtung an dem Heteroübergang bei dünnfilmbasierten Solarzellen ist ein Hauptfaktor beim Bestimmen der letztendlichen Leistungsfähigkeit. Das Feld an dem Übergang ist für die Trennung von Elektronen und Löchern in der Raumladungsregion verantwortlich. Träger, die in den quasi neutralen Regionen erzeugt werden, diffundieren bis zu dem Rand der Raumladungsregionen, wo sie unter dem Einfluss des inneren elektrischen Feldes abwandern (engl.: drift). Wenn die Spannung in der Anodenschicht verändert wird und auch das innere elektrische Feld verändert wird, kann die Bandausrichtung an der Grenzfläche zugunsten einer Unterstützung der Sammlung von Trägerlöchern abgestimmt werden. Beispielsweise kann das innere elektrische Feld verringert werden, so dass die Energiebarriere für eine Lochtunnelung beträchtlich verringert werden kann. Oder das innere elektrische Feld wird in eine entgegengesetzte Richtung zu der Anode hin gedreht, was den Trägerstrom direkt unterstützt.
  • Der andere Effekt, der die Wahl der Materialien und Strukturen der Anode/Absorber-Grenzfläche beeinflusst, umfasst ein Phänomen eines Fermi-Niveau-Pinnings an der Grenzfläche. Die gepinnte Oberfläche kann die Diode und somit das photovoltaische Ansprechverhalten der Zelle senken, was die Leistungsfähigkeit der Zelle verbessert. Die meisten Halbleiter weisen an der Oberfläche lose Bindungen (Baumelbindungen) auf, die chemisch aktiv sind. Die nicht-symmetrische Inversion des Kristallpotentials führt zur Bildung von Energiezuständen, die in der Mitte von Zwischenräumen auftretenden Defekten (engl.: mid-gap defects) ähneln und die als Rekombinationszentren fungieren. Diese Oberflächenzustände können der bestimmende Faktor bei der Position des Fermi-Niveaus sein (statt der intrinsischen Trägerpegel bzw. Trägerniveaus). Das Ausmaß, in dem das Fermi-Niveau pinnt, wird durch die Dichte derartiger Oberflächenzustände, ihren Einfangquerschnitt und ihre Position in dem Energieband bestimmt. Während der sequentiellen Bildung des Dünnfilmstapels liegen die Oberflächenzustände, die an den Grenzflächen im Wesentlichen als obere Schichten beibehalten werden, über der unteren Schicht. Ein Pinnen eines Fermi-Niveaus durch die Grenzflächenzustände „friert” die Bänder in der Raumladungsregion über die Grenzfläche hinweg „ein”, d. h. es bestimmt vorab die Bandausrichtung und die Biegung von dem Absorber zu der Anode ungeachtet des Dotierungsniveaus jeder der beiden Schichten über die Grenzfläche hinweg.
  • 5 ist ein Diagramm des modifizierten inneren elektrischen Feldes an der Anode/Absorber-Grenzfläche durch einen kombinierten Effekt der Spannung in der Anode und des Grenzflächen-Fermi-Niveau-Pinnings gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie gezeigt ist, wird eine Zwischenschicht 105 vor einer Bildung einer Anodenschicht 110 auf einem Substrat 101 platziert, und darauf folgt eine Absorberschicht 115. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen spielt die Zwischenschicht 105 zumindest zwei Rollen beim Verbessern der dünnfilmbasierten doppelseitigen Solarzelle, indem sie das innere elektrische Feld in derselben modifiziert. Sie erzeugt die erste Grenzfläche 107 zwischen der n+-Halbleiter-AZO-Schicht 110 und der Zwischenschicht 105. An der ersten Grenzfläche führen gebrochene chemische Bindungen jeder der zwei Schichten sowie Grenzflächen-Atomrekonstruktionen zu einer Bildung von Grenzflächenzuständen, die direkt zu dem Fermi-Niveau-Pinning-Effekt führen. Außerdem wird das Fermi-Niveau-Pinning 108 an der ersten Grenzfläche 107 mit dem Fermi-Niveau-Pinning 111 an einer zweiten Grenzfläche 112 zwischen der AZO-Schicht 110 und dem danach gebildeten Absorber 115 gekoppelt. Infolge des Fermi-Niveau-Pinnings 108 und 111 an den Grenzflächen kann eine Energiebarriere für eine Lochtunnelung zugunsten dessen abgestimmt werden, die Trägersammlungseffizienz zu verbessern und dabei eine photoinduzierte Elektronenlochrekombination zu verringern.
  • Zweitens legt die über das Glassubstrat 101 gebildete Zwischenschicht 105 eine Basisschicht zum Bilden der AZO-Schicht 110 fest, die dazu verwendet werden kann, eine Gitterfehlanpassungsspannung in der nachfolgend gebildeten AZO-Schicht 110 besser zu steuern als wenn die AZO-Schicht direkt über das Glassubstrat 101 platziert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel werden das Material und die Dicke der Zwischenschicht 105 als verfahrenstechnische Parameter zum Abstimmen des Spannungsfeldes in der AZO-Schicht 110 verwendet. Beispielsweise kann eine Zwischenschicht ein Material mit einer (durchschnittlichen) Gitterkonstante umfassen, die geringer ist als die der AZO-Schicht, so dass die darüber liegende AZO-Schicht dahin gesteuert wird, einem Druck zu unterliegen. Die Zwischenschicht kann ein Material mit einer größeren Gitterkonstante umfassen, so dass das Spannungsfeld in der darüber liegenden AZO-Schicht zu einer Zugcharakteristik geändert werden kann. Die AZO-Schicht kann anhand einer Sputtertechnik unter Verwendung eines mit Aluminium dotierten Zink- oder Zinkoxid-Targets gebildet werden. Alternativ dazu kann die AZO-Schicht unter Verwendung eines MOCVD-Verfahrens gebildet werden. Die AZO-Schicht 110 kann eine stark dotierte Al-Spezies umfassen, die zwischen 5 × 1019 cm–3 und 1 × 1021 cm–3 liegt.
  • 6 ist ein Querschnitts-SEM-Bild einer gesputterten AZO-Schicht mit einer orientierten Stängelmorphologie, das zeigt, dass der mittels Sputterns gebildete Zinkoxidfilm durch eine Stängelmorphologie gekennzeichnet ist. Die Orientierung der Stängelstrukturen ist über die gesamte Filmdicke von etwa 600 nm hinweg im Wesentlichen senkrecht zu dem Substrat. Bezüglich der Atomstruktur ist Zinkoxid (ZnO) oder mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al) eine Zinksulfid-Struktur (siehe Nebenbild in 7), die eine Elementarzelle mit einer langgestreckten c-Achse aufweist, die zu einer Zinkatomschicht und einer Sauerstoffatomschicht in der (100)-Ebene senkrecht ist. 7 zeigt auch eine Röntgenbeugungsdarstellung, wobei eine dominante [002] Spitze deutlich die Stängelorientierung entlang einer c-Achse angibt. Für die auf der Zwischenschicht 105 gebildete ZnO- oder AZO-Schicht 110 ist die c-Achse senkrecht zu der ersten Grenzfläche 107. Der orientierte Zinkoxidfilm weist den größten piezoelektrischen Effekt auf, was zu einer vorteilhaften Eigenschaft wird, die zum Steuern der spannungsinduzierten Modifikation des inneren elektrischen Feldes in dem Film verwendet werden kann. Das Nebenbild in 7 zeigt auch die Elementarzelle von Zinkoxid unter Spannung, einmal unter Druckspannung und einmal unter Zugspannung. Wie zu sehen ist, wird die Elementarzelle lediglich in der (100)-Ebene entweder geschrumpft oder gedehnt, und entsprechend in der c-Achse-Richtung verlängert oder zusammengezogen, da die c-Achse senkrecht zu der Grenzfläche 107 ist. Deshalb richtet die Fehlanpassungsspannung in der ZnO- oder AZO-Schicht ihre Atomabstände in der Elementarzelle direkt neu aus und modifiziert deren intrinsische piezoelektrische Eigenschaft, was anschließend eine Änderung des inneren elektrischen Feldes in der AZO-Schicht und durch eine zweite Grenzfläche hindurch bis zu dem oberen Film, beispielsweise einer über der AZO-Schicht liegenden Absorberschicht, bewirkt.
  • Unter Bezugnahme auf 5 bewirkt bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel eine Kombination einer Spannung in der Anode 110, die durch eine Gitterfehlanpassung zwischen der Anodenschicht 110 und der darunter liegenden Zwischenschicht 102 und eines Fermi-Niveau-Pinnings an der ersten Grenzfläche 107 der zwei obigen Schichten bewirkt wird, dass das innere elektrische Feld an der zweiten Grenzfläche 112 zwischen der Anode 110 und dem Absorber 115 abnimmt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Stärke des inneren elektrischen Feldes E3 über die zweite Grenzfläche 107 hinweg durch den Kombinationseffekt der Spannung und des Fermi-Niveau-Pinnings verringert. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Vorzeichen des inneren elektrischen Feldes E2 über die zweite Grenzfläche 107 hinweg gewechselt, um seine Richtung auf die Anode hin zu richten, statt auf den Absorber zu zeigen. Diese können die Tunnelungsbarriere für Löcher, die von dem Absorber zu der AZO-Schicht gehen sollen, beträchtlich verändern und/oder dazu beitragen, dass ein Löcherstrom die Löchersammelrate mittels des Rückelektrodenkontakts verbessert. Infolge dieses kombinierten Effekts kann die dünnfilmbasierte Photovoltaikzelle einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad einer Photonen-Elektronen-Umwandlung aufweisen, der sich in einem verbesserten Wirkungsgrad des Solarmoduls niederschlägt.
  • Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann das innere elektrische Feld der Anodenschicht geändert werden, indem die relative Zn- und Sauerstoffzusammensetzung in der Nähe der zweiten Grenzfläche in der AZO-Schicht verändert wird. Wenn beispielsweise das Zinkoxid oder speziell die AZO-Schicht gebildet wird, kann der Sauerstoffgehalt in dem Sputterarbeitsgas verringert oder erhöht werden, so dass das mittels Sputterns gebildete ZnO oder ZnO:Al reich an Zn oder reich an O sein kann. Auf Atomniveau können die Zn-Atome in der Zn-Atomebene durch überschüssigen Sauerstoff ersetzt werden, oder umgekehrt. Dies kann die intrinsische Spannung, die piezoelektrische Eigenschaft, die Grenzflächenenergiezustände und das Fermi-Niveau-Pinning und letztlich das innere elektrische Feld verändern.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Verwendung spezifischer Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Variationen an dem bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Verfahren vorgenommen werden können, ohne von der Wesensart und dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie sie bzw. er in den angehängten Patentansprüchen definiert ist, abzuweichen. Beispielsweise ist eine Verwendung einer AZO-Schicht als Rückelektrodenkontaktschicht als Beispiel veranschaulicht. Andere transparente leitfähige Schichten, die auf die eine oder andere Weise dahin gehend abgestimmt werden können, das innere elektrische Feld der Anode/Absorber-Grenzfläche und anschließend die Trägersammlung an dem Rückelektrodenkontakt zu verändern, um den Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern, sind ebenfalls denkbar. Auf Grund der Beschaffenheit einer doppelseitigen Photovoltaikzelle ist es wichtig, eine Steuerung des inneren elektrischen Feldes der Grenzfläche seitens eines oder mehrerer Material- oder struktureller Parameter zu haben, um die Ladungstrennung zu verbessern und den Trägersammlungswirkungsgrad sowohl an der Vorder- als auch der Rückelektrode der Zelle zu verbessern. Obwohl die beschriebenen obigen Ausführungsbeispiele auf einen Absorber angewendet wurden, der mittels CdTe oder CIS und/oder CIGS hergestellt und zum Zweck eines Vorder- und Rückelektrodenkontakts in einem Filmstapel durch eine AZO-Schicht bedeckt wurde, kann gewiss auch eine andere dünnfilmbasierte doppelseitige Solarzelle mit einem einzigen, einem doppelten oder mehreren Übergängen von den Ausführungsbeispielen profitieren, ohne von der durch die Patentansprüche hierin beschriebenen Erfindung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Bilden einer doppelseitigen Dünnfilm-Photovoltaikzelle (100), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Glassubstrats, das eine durch eine Zwischenschicht (105) bedeckte Oberflächenregion aufweist; Bilden einer Dünnfilm-Photovoltaikzelle (100) auf der Oberflächenregion, wobei die Dünnfilm-Photovoltaikzelle (100) eine über der Zwischenschicht (105) liegende Anode, einen Absorber (115) über der Anode und eine Fensterschicht (125) und Kathode über dem durch eine Pufferschicht (120) abgepufferten Absorber (115) aufweist; wobei die Anode eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht) (110) aufweist, die eine erste Grenzfläche mit der Zwischenschicht (105) und eine zweite Grenzfläche mit dem Absorber (115) bildet, wobei die AZO-Schicht (110) dazu konfiguriert ist, ein Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche und ein Spannungsfeld von der ersten Grenzfläche zu der zweiten Grenzfläche zu bewirken.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Zwischenschicht (105) einen Film aufweist, der durch ein Material hergestellt ist, das aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid (TFO), Indiumzinnoxid (ITO), Si3N4, SiO2, Molybdän und Kombinationen derselben ausgewählt ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Absorber (115) eine Halbleiterschicht vom p-Typ aufweist, die durch ein CdTe-Material oder ein Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid(CIGS)-Material hergestellt ist.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die AZO-Schicht (110) eine stark dotierte Al-Spezies aufweist, die zwischen 5 × 1019 cm–3 und 1 × 1021 cm–3 liegt.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem sowohl das Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche als auch das Spannungsfeld von der ersten Grenzfläche zu der zweiten Grenzfläche eine Verringerung der Stärke des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche bewirken.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem die Verringerung der Stärke des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche eine Barriere für eine Lochtunnelung über die zweite Grenzfläche hinweg von dem Absorber (115) zu der Anode verringert.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem sowohl das Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche als auch das Spannungsfeld von der ersten Grenzfläche zu der zweiten Grenzfläche ein Wechseln der Richtung des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche bewirken.
  8. Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Wechseln der Richtung des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche eine Sammlung von Löchern an der zweiten Grenzfläche von dem Absorber (115) zu der Anode direkt unterstützt.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Substrat (101) Sodakalkglas aufweist.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem das Substrat (101) ein optisch transparentes Material aufweist.
  11. Dünnfilm-Solarvorrichtung, die eine verspannte AZO-Schicht (110) für eine Anode/Absorber(115)-Grenzfläche verwendet, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: ein optisch transparentes Substrat (101); eine über dem transparenten Substrat (101) liegende Zwischenschicht (105); eine Anodenschicht, die eine mit Aluminium dotierte Zinkoxidschicht (AZO-Schicht) (110) aufweist, die eine erste Grenzfläche mit der Zwischenschicht (105) bildet; einen Absorber (115), der Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid mit einem Dotierungsmittel vom p-Typ aufweist, das eine zweite Grenzfläche mit der AZO-Schicht (110) bildet; eine Pufferschicht (120), auf die eine Fensterschicht (125) folgt, die über dem Absorber (115) liegt; und eine Kathodenschicht, die über der Fensterschicht (125) liegt; wobei die AZO-Schicht (110) ein Spannungsfeld in der Anodenschicht und ein Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche bewirkt, um das innere elektrische Feld an der zweiten Grenzfläche zu ändern.
  12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, bei der das optisch transparente Substrat (101) Sodakalkglas aufweist.
  13. Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, bei der die Zwischenschicht (105) einen Film aufweist, der durch ein Material hergestellt ist, das aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid (TFO), Indiumzinnoxid (ITO), Si3N4, SiO2, Molybdän und Kombinationen derselben ausgewählt ist.
  14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei der die AZO-Schicht (110) eine stark dotierte Al-Spezies aufweist, die zwischen 5 × 1019 cm–3 und 1 × 1021 cm–3 liegt.
  15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, bei der das Spannungsfeld in der Anodenschicht und das Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche eine Verringerung der Stärke des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche bewirkt, um eine Lochsammlung durch die Anodenschicht von dem Absorber (115) zu erleichtern.
  16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, bei der das Spannungsfeld in der Anodenschicht und das Fermi-Niveau-Pinning an der ersten Grenzfläche ein Wechseln der Richtung des inneren elektrischen Feldes an der zweiten Grenzfläche bewirkt, um eine Lochsammlung durch die Anodenschicht von dem Absorber (115) zu erleichtern.
  17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, bei der die Pufferschicht (120) Cadmiumsulfid mit einem Dotierungsmittel vom n-Typ aufweist.
  18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, bei der die Fensterschicht (125) ein transparentes leitfähiges Oxid aufweist, das mit Aluminium dotiertes Zinkoxid umfasst.
  19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, bei der die Kathodenschicht ein stark mit Aluminium dotiertes Zinkoxid aufweist.
  20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, bei der der Absorber (115) Cadmiumtellurid mit einem Dotierungsmittel vom p-Typ aufweist.
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