Nano-Energieforschung

Präparation und Charakterisierung von oxidischen und sulfidischen Dünnschichtsystemen auf Kupferbasis für photovoltaische Anwendungen

Projektleiter: Prof. Dr. Niklas Nilius
Kooperationspartner: Prof. Dr. Katherina Al-Shamery, Prof. Dr. Thorsten Klüner

Sulfidische und oxidische Materialien auf Kupferbasis stehen seit Jahren im Zentrum vielfältiger Forschungsaktivitäten zur Herstellung neuer photovoltaischer Elemente. Durch eine verbesserte Kristallinität und Stoichiometrie, sowie das gezieltes Einfügen von Fremdatomen zur Modifizierung elektronischer Eigenschaften wird eine erhöhte Licht-Energie Konversion angestrebt. In der hier ausgeschriebenen Arbeit sollen Kupferoxid- und Kupfersulfid-Schichten auf metallischen und dielektrischen Trägern gewachsen werden. Die Schichten werden mit Hilfe von Kupferabscheidung aus der Gasphase in einer Ultrahoch-Vakuumapparatur präpariert. Ihre Wachstumsparameter werden global mit Hilfe der Elektronenbeugung und lokal mit der Rastertunnelmikroskopie analysiert.

Die chemische und elektronische Charakterisierung der Filme erfolgt mit der Photoelektronen- sowie der Tieftemperatur-Tunnelspektroskopie. Besonders letztere Methode ist ideal zur Identifizierung von Gitterdefekten geeignet, die häufig für eine geringe Konversionseffizienz verantwortlich gemacht werden. Zur Vermessung der optischen Eigenschaften steht letztendlich ein konfokales Lasermikroskop mit sub-Mikrometer Auflösung zur Verfügung. Durch eine gezielte Optimierung aller Präparationsschritte und die umfassende Charakterisierung der Dünnschichtsysteme bis auf das atomare Niveau sollen die photovoltaischen Eigenschaften kupferbasierter Materialien verbessert werden.