dc.contributor.author
Valle Rios, Laura Elisa
dc.date.accessioned
2018-06-07T19:06:11Z
dc.date.available
2017-04-19T13:49:04.535Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5732
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9931
dc.description.abstract
Quaternary Cu2ZnSnSe4 is a promising low cost alternative absorber material
for thin film solar cells. The current record conversion efficiency of 12.6%
[1] for a Cu2ZnSn(S,Se)4 based thin film solar cell was reached when the
polycrystalline CZTSSe absorber layer exhibits an off-stoichiometric
composition. Deviations from stoichiometry in the absorber layer causes
intrinsic point defects (vacancies, anti-site, interstitials) [2, 3] which
determine significantly the electronic properties of the semiconductor, and in
the efficiency of the solar cell device. Unfortunately, the current number of
reported literature on intrinsic point defects of kesterites is very limited
and mainly theoretical work. This work focuses on the synthesis and
characterization of off-stoichiometric CZTSe. In order to perform experimental
analysis of defect types and concentrations, polycrystalline powder samples
have been synthesized by solid state reaction within different off-
stoichiometric compositions suggested by [4, 5]. Chemical and structural
characterization by WDX spectroscopy and XRD has been performed. The main
results show, that all synthesized samples present kesterite type CZTSe with
an off-stoichiometric composition as the main phase. Moreover, the formation
of single phase off-stoichiometric kesterite type CZTSe has been observed.
Further structural analyses by neutron powder diffraction experiments were
carried out. As main outcome the cation distribution were determined, from
which the intrinsic cation point defects and their concentrations have been
evaluated. The occurrence of the corresponding off-stoichiometry type specific
point defects could be proven. The results show, that it is possible to deduce
the occurring point defect types from the chemical composition (cation ratios)
of the kesterite phase. Additionally, the Cu-Zn disorder, which causes ZnCu
and CuZn anti site defects, has been determined within all off-stoichiometric
CZTSe phases.
de
dc.description.abstract
Quaternäre Cu2ZnSnSe4-Verbindungen (CZTSe) sind eine vielversprechende,
kostengünstige Alternative als Absorberschichtmaterial in
Dünnschichtsolarzellen. Der gegenwärtige Rekordwirkungsgrad von 12.6% [1] für
eine Cu2ZnSn(S,Se)4-basierte Dünnschichtsolarzelle wurde für polykristalline
Absorberschichten erreicht, die eine nicht-stöchiometrische Zusammensetzung
aufweisen. Abweichungen von der Stöchiometrie führen zu intrinsischen
Punktdefekten (Leerstellen, Substitionen, Zwischengitteratome) [2, 3], welche
erheblich die elektronischen Eigenschaften und somit den Wirkungsgrad von
Solarzellen bestimmen. Allerdings ist die Anzahl an Veröffentlichungen
hinsichtlich intrinsischer Punktdefekte in Kesteriten sehr begrenzt und
hauptsächlich theoretischer Natur. Diese Arbeit richtet sich auf die Synthese
und Charakterisierung von nicht-stöchiometrischem CZTSe. Um experimentelle
Analysen von Defekttypen und konzentrationen durchzuführen, wurden
polykristalline Pulverproben innerhalb der von [4, 5] vorgeschlagenen nicht-
stöchiometrischen Zusammensetzungen mittels Festkörperreaktion synthetisiert.
Chemische sowie strukturelle Charakterisierung durch WDX-Spektroskopie und XRD
ist durchgeführt worden. Die wichtigsten Ergebnisse zeigen, dass sämtliche
synthetisierten Proben Kesterit-Typ CZTSe als Hauptphase mit einer nicht-
stöchiometrischen Zusammensetzung aufzeigen. Darüber hinaus konnte die Bildung
von einphasigen, nicht-stöchiometrischen Kesterit-Typ CZTSe beobachtet werden.
Weitere, auf Pulver-Neutronenbeugungsexperimenten basierende, strukturelle
Analysen wurden einbezogen. Als wichtigstes Ergebnis wurde die
Kationenverteilung bestimmt, mit welcher die intrinsischen Punktdefekte sowie
deren Konzentrationen ausgewertet worden sind. Das Auftreten
korrespondierender, nicht-stöchiometrischer Typ-spezifischer Punktdefekte
konnte nachgewiesen werden. Die Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, die
auftretenden Punktdefekte von der chemischen Zusammensetzung
(Kationenverhältnisse) der Kesteritphase abzuleiten. Zusätzlich ist die Cu-Zn-
Unordnung, welche ZnCu- und CuZn- Fehlstellen hervorruft, in allen nicht-
stöchiometrischen CZTSe-Phasen bestimmt worden
de
dc.format.extent
VI, 177 Seiten
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
structural characterization
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::550 Geowissenschaften, Geologie::550 Geowissenschaften
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::540 Chemie::548 Kristallografie
dc.title
Structural trends in off-stoichiometric kesterite type compound Cu2ZnSnSe4
semiconductor
dc.contributor.contact
valle.rios@fu-berlin.de
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Susan Schorr
dc.contributor.furtherReferee
PD Dr. Ralf Milke
dc.date.accepted
2016-12-05
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000104509-9
dc.title.translated
Struturelle Trends in nicht-stöchimetrische Kesterit-Typ Cu2ZnSnSe4
Verbindungshalbleitern
de
refubium.affiliation
Geowissenschaften
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000104509
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000021298
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access