Trennung und Rekombination von Ladungsträgern in Solarzellen mit nanostrukturierter ZnO-Elektrode

Tornow, Julian

In dieser Arbeit werden Elektroden aus hydrothermal auf leitfähigem Glassubstrat (Leitglas) abgeschiedenen ZnO-Nanostangen betrachtet. Die Elektroden selbst sind für sichtbares Licht transparent und werden für eine Anwendung als Solarzelle mit einer lichtabsorbierenden Schicht sensibilisiert; hier sind das entweder metallorganische Farbstoffmoleküle (N3) oder eine nur wenige Nanometer dicke Schicht aus Indiumsulfid. Für die elektrische Kontaktierung der sensibilisierten Elektrode wird entweder ein flüssiger Elektrolyt oder ein fester Löcherleiter verwendet. Die wesentlichen Untersuchungsmethoden sind Impedanzspektroskopie, zeitaufgelöste Photostrommessungen und zeitaufgelöste Mikrowellenphotoleitfähigkeit. Es wurde eine hohe Ladungsträgerkonzentration in den ZnO-Nanostangen von bis zu 10^20 festgestellt. Die farbstoffsensibilisierte Solarzelle zeigt eine übermäßig schnelle Rekombination mit den oxidierten Farbstoffmolekülen (sub-µs), dafür jedoch eine langsame Rekombinationsrate mit den oxidierten Redoxionen des Elektrolyten (ms). Bei den Solarzellen mit Indiumsulfid werden die Ladungen am Kontakt mit den ZnO-Nanostangen getrennt, während der Kontakt mit dem CuSCN-Löcherleiter nicht ladungstrennend ist. Rekombination erfolgt sowohl im Indiumsulfid, direkt zwischen Löcherleiter und ZnO, sowie über den ladungstrennenden Kontakt in der Reihenfolge abnehmender Raten.

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Tornow, Julian: Trennung und Rekombination von Ladungsträgern in Solarzellen mit nanostrukturierter ZnO-Elektrode. 2010.

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