Influence of Cu content on the physical characteristics of CuxGaCr0.1S2 thin films for intermediate band solar cells

Mittelbandige Halbleiter können die Effizienz photovoltaischer Solarzellen durch sequentielle Absorption von Photonen in einem breiteren Spektrum des Sonnenspektrums steigern. Die Einführung von Cr-substituierenden Ga-Atomen in den Chalkopyrit CuGaS2 wird vorgeschlagen, um ein geeignetes Zwischenband zu schaffen, das den Einfluss des Cu / Ga-Verhältnisses auf die strukturellen, morphologischen, optischen und elektrischen Eigenschaften untersucht. Zu diesem Zweck werden CuxGaS2- und CuxGaCr0.1S2-Dünnschichten (mit einem x-Bereich von 0,8 bis 1,2) durch modulierte Verdampfung aus Elementarquellen hergestellt und vergleichsweise durch Röntgenbeugung, Raman-Spektroskopie, Rasterkraftmikroskopie, Spektrophotometrie und Hall-Effektmessungen analysiert. Die Einbeziehung von Cr führt zu einer vom Cu / Ga-Verhältnis unabhängigen Absorption im Spalt. Die mittlere Kristallitgröße, Oberflächenrauigkeit und elektrische Leitfähigkeit erhöhen sich mit dem Cu-Gehalt in CuxCuxS2 und CuxGaxS1Cr2 und der GaxCra-Wert.