'Old' and new Chalcogenide thin film materials for Photovoltaic Applications - crystallographic aspects of their fabrication
Event details
| Date | 15.12.2014 |
| Hour | 13:15 › 14:15 |
| Speaker | Prof. Rainer Hock, Friedrich Alexander Universität Erlangen, Germany |
| Location | |
| Category | Conferences - Seminars |
Harvesting energy from sunlight making use of the photovoltaic effect requires semiconductors with appropriate properties to absorb light efficiently and to create electron-hole pairs of sufficient life time before recombination occurs. The most used semiconductor in photovoltaic applications still is silicon in crystalline or amorphous form. Parallel to the development of silicon based photovoltaic structures – the solar cell – metal-chalcogenide based semiconductors have been developed and are still under development as thin film absorber materials for solar cells. Materials in use are CdTe, Cu(InGa)(SSe)2 crystallising in the chalcopyrite structure and recently Cu2SnZn(SSe)4 crystallising in the Kesterite structure. Some researchers speculate to use even sulfosalts like Ag2Cu6Pb25Bi26(S,Se)68 as active absorber materials in solar cells. While technologically it is desirable to use materials made from earth-abundant and non-toxic materials which can be mass crystallised at low energy cost and preferably in ‘ambient’ environment, the symmetry of crystal structures used and proposed for use decreases and the number of elements in the unit cell increases. This is a challenge for the production of efficient and stable solar cells. Since the semiconductor structure is at the heart of every solar cell, the investigation and understanding of the crystallisation process of the materials is a key issue. In todays seminar, examples of the investigation of the crystallisation process of thin film chalcogenide semiconductor films by x-ray diffraction methods will be presented. Some remarks about this ‘evolution’ of chalcogenide based materials used in thin film photovoltaics will be made.
Publications :
• Intermetallic compounds dynamic formation during annealing of stacked elemental layers and its influences on the crystallization of Cu2ZnSnSe4 films R.A. Wibowo, S.A. Moeckel, H. Yoo, C. Hetzner, A. Hoelzing, R. Hock, P. Wellmann Materials Chemistry and Physics 142(1) (2013) 311–317 doi 10.1016/j.matchemphys.2013.07.021
• Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells processed by rapid thermal processing of stacked elemental layer precursors R. Lechner, S. Jost, J. Palm, M. Gowtham, F. Sorin, B. Louis, H. Yoo, R.A. Wibowo, R. Hock Thin Solid Films 535 (2013) 5-9 doi: 10.1016/j.tsf.2012.10.042 Proceedings of the European Materials Research Society 2012 Spring Meeting, May 14 - 18, 2012, Strasbourg (France)
Bio: Tabellarischer Lebenslauf
Studium und Beruf:
1.10.1979 - 21.10.1981 : Immatrikulation im Fachbereich Physik an der Johann - Wolfgang Goethe Universität in Frankfurt a. Main und Grundstudium der Physik.
21.10.1981 - 11. 2.1985 : Physikhauptstudium und Anfertigung einer Diplomarbeit am Lehrstuhl für Experimentelle Festkörperphysik des Physikalischen Institutes der Universität unter Leitung von Herrn Prof. B. Lüthi. Thema der Diplomarbeit war: ‘Akustische Oberflächenwellen in metallischen Filmen’. Abschluß des Studiums als Diplom Physiker.
11. 2.1985 - 30. 6.1985 : Beginn einer Dissertation am Kristallographischen Institut der Universität Frankfurt a. M. unter Leitung von Herrn Prof. H. Fuess. Thema der Dissertation: ‘Bestimmung der magnetischen Strukturen der Seltenen Erd Eisen Granate des Erbiums und Terbiums durch elastische Neutronenstreuung’.
30. 6.1985 - 1.10.1985 : Betriebspraktikum am Forschungslaboratorium der Philips GmbH in Hamburg unter Leitung von Herrn Prof. W. Tolksdorf. Aufgaben gebiet war die Charakterisierung epitaktisch gewachsener Granat-
schichten mittels hochauflösender Röntgenbeugungsmethoden.
1.10.1985 - 30. 4.1989 : Fortsetzung der Dissertation als Stipendiat des Institutes Max von Laue-Paul Langevin in Grenoble, Frankreich. Vom Januar 1986 bis Juni 1992 blieb mein ständiger Wohn- und Arbeitsort Grenoble.
1. 5.1989 - 7.12.1990 : Wissenschaftlicher Angestellter des Kristallographischen Institutes der Universität Frankfurt a. M. mit dem Aufgabenbereich der Renovierung und späteren Betreuung des Meßbetriebes am Neutronenvierkreisdiffraktometer D2 im Forschungsreaktor Siloé des Centre d’Etudes Nucléaires in Grenoble. Abschluß der Dissertation mit dem Erhalt des Dr. phil. nat. im Fachbereich
Physik der Universität Frankfurt am Main.
7.12.1990 - 16. 6.1992 : Weiterhin wissenschaftlicher Angestellter der Universität Frankfurt a. M., dann der Technischen Hochschule Darmstadt am Institut für Materialwissenschaft unter Leitung von Herrn Prof. H. Fuess.
16. 6.1992 - 15.6.1998 : Übersiedlung nach Würzburg. Wissenschaftlicher Assistent am Mineralogischen Institut der Julius-Maximilians Universität
Würzburg in der Abteilung für Kristallstrukturlehre unter Leitung von Herrn Prof. A. Kirfel.
12.11.1997 : Einreichung einer Habilitationschrift im Fachbereich Geowissenschaften der Julius-Maximilians Universität Würzburg.
Titel der Arbeit: ‘Beugung von Neutronen und hochenergetischer Röntgenstrahlung an schwingenden Silicium Kristallen’.
6.5.1998 : Habilitationskolloquium zum Themengebiet: ‘Bestimmung intrakristalliner Elementverteilungen aus Pulverbeugungsdaten’.
20.5.1998 : Probevorlesung zum Thema: ‘Die Chemie der Granate und ihre technologischen Anwendungen’. Abschluß des Habilitations- verfahrens mit dem Erhalt der Lehrbefähigung für das Fach Kristallographie.
23.7.1998 : Erhalt der Lehrbefugnis für das Fach Kristallographie an der Julius- Maximilians Universität Würzburg.
1.10.1998 : Wissenschaftler an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble. Tätigkeitsfelder sind die Mitwirkung am
Betrieb und die Weiterentwicklung der Hochenergiebeamline BL5,
sowie die Betreuung von Gastforschern bei der Durchführung von Beugungsexperimenten an einem Hochenergie-Dreiachsen- Diffraktometer.
1.4.1999 - heute : Professur für Kristallographie und Strukturphysik im Department Physik der Universität Erlangen-Nürnberg
Publications :
• Intermetallic compounds dynamic formation during annealing of stacked elemental layers and its influences on the crystallization of Cu2ZnSnSe4 films R.A. Wibowo, S.A. Moeckel, H. Yoo, C. Hetzner, A. Hoelzing, R. Hock, P. Wellmann Materials Chemistry and Physics 142(1) (2013) 311–317 doi 10.1016/j.matchemphys.2013.07.021
• Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells processed by rapid thermal processing of stacked elemental layer precursors R. Lechner, S. Jost, J. Palm, M. Gowtham, F. Sorin, B. Louis, H. Yoo, R.A. Wibowo, R. Hock Thin Solid Films 535 (2013) 5-9 doi: 10.1016/j.tsf.2012.10.042 Proceedings of the European Materials Research Society 2012 Spring Meeting, May 14 - 18, 2012, Strasbourg (France)
Bio: Tabellarischer Lebenslauf
Studium und Beruf:
1.10.1979 - 21.10.1981 : Immatrikulation im Fachbereich Physik an der Johann - Wolfgang Goethe Universität in Frankfurt a. Main und Grundstudium der Physik.
21.10.1981 - 11. 2.1985 : Physikhauptstudium und Anfertigung einer Diplomarbeit am Lehrstuhl für Experimentelle Festkörperphysik des Physikalischen Institutes der Universität unter Leitung von Herrn Prof. B. Lüthi. Thema der Diplomarbeit war: ‘Akustische Oberflächenwellen in metallischen Filmen’. Abschluß des Studiums als Diplom Physiker.
11. 2.1985 - 30. 6.1985 : Beginn einer Dissertation am Kristallographischen Institut der Universität Frankfurt a. M. unter Leitung von Herrn Prof. H. Fuess. Thema der Dissertation: ‘Bestimmung der magnetischen Strukturen der Seltenen Erd Eisen Granate des Erbiums und Terbiums durch elastische Neutronenstreuung’.
30. 6.1985 - 1.10.1985 : Betriebspraktikum am Forschungslaboratorium der Philips GmbH in Hamburg unter Leitung von Herrn Prof. W. Tolksdorf. Aufgaben gebiet war die Charakterisierung epitaktisch gewachsener Granat-
schichten mittels hochauflösender Röntgenbeugungsmethoden.
1.10.1985 - 30. 4.1989 : Fortsetzung der Dissertation als Stipendiat des Institutes Max von Laue-Paul Langevin in Grenoble, Frankreich. Vom Januar 1986 bis Juni 1992 blieb mein ständiger Wohn- und Arbeitsort Grenoble.
1. 5.1989 - 7.12.1990 : Wissenschaftlicher Angestellter des Kristallographischen Institutes der Universität Frankfurt a. M. mit dem Aufgabenbereich der Renovierung und späteren Betreuung des Meßbetriebes am Neutronenvierkreisdiffraktometer D2 im Forschungsreaktor Siloé des Centre d’Etudes Nucléaires in Grenoble. Abschluß der Dissertation mit dem Erhalt des Dr. phil. nat. im Fachbereich
Physik der Universität Frankfurt am Main.
7.12.1990 - 16. 6.1992 : Weiterhin wissenschaftlicher Angestellter der Universität Frankfurt a. M., dann der Technischen Hochschule Darmstadt am Institut für Materialwissenschaft unter Leitung von Herrn Prof. H. Fuess.
16. 6.1992 - 15.6.1998 : Übersiedlung nach Würzburg. Wissenschaftlicher Assistent am Mineralogischen Institut der Julius-Maximilians Universität
Würzburg in der Abteilung für Kristallstrukturlehre unter Leitung von Herrn Prof. A. Kirfel.
12.11.1997 : Einreichung einer Habilitationschrift im Fachbereich Geowissenschaften der Julius-Maximilians Universität Würzburg.
Titel der Arbeit: ‘Beugung von Neutronen und hochenergetischer Röntgenstrahlung an schwingenden Silicium Kristallen’.
6.5.1998 : Habilitationskolloquium zum Themengebiet: ‘Bestimmung intrakristalliner Elementverteilungen aus Pulverbeugungsdaten’.
20.5.1998 : Probevorlesung zum Thema: ‘Die Chemie der Granate und ihre technologischen Anwendungen’. Abschluß des Habilitations- verfahrens mit dem Erhalt der Lehrbefähigung für das Fach Kristallographie.
23.7.1998 : Erhalt der Lehrbefugnis für das Fach Kristallographie an der Julius- Maximilians Universität Würzburg.
1.10.1998 : Wissenschaftler an der Europäischen Synchrotronstrahlungsquelle ESRF in Grenoble. Tätigkeitsfelder sind die Mitwirkung am
Betrieb und die Weiterentwicklung der Hochenergiebeamline BL5,
sowie die Betreuung von Gastforschern bei der Durchführung von Beugungsexperimenten an einem Hochenergie-Dreiachsen- Diffraktometer.
1.4.1999 - heute : Professur für Kristallographie und Strukturphysik im Department Physik der Universität Erlangen-Nürnberg
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- Holger Frauenrath