Grenzflächenverhalten bleifreier Perowskitschichten zur Nutzung in Dünnschichtsolarzellen

Abstract

Diese Dissertation behandelt die bleifreien Perowskitmaterialien FASnI3 und Cs2AgBiBr6 und deren Grenz-flächenverhalten, welches von zentraler Bedeutung für den Einsatz der halbleitenden Materialien in optoelektronischen Bauteilen ist. Mittels Kelvin-Sonden-Mikroskopie wurde die Veränderung der Aus-trittsarbeit von FASnI3 und darauf deponierter Elektronen- und Lochtransportmaterialien untersucht und Rückschlüsse auf Bandverbiegung und Dotierung durch Interdiffusion gezogen. So konnten verschiedene organische Halbleiter als vielversprechende Kontaktmaterialien für bleifreie Perowskitsolarzellen identi-fiziert werden. Der Einfluss der Kontaktausbildung der Perowskite mit Metallen wurde außerdem anhand elektrischer Messungen auf mikrostrukturierten Interdigitalelektroden untersucht. Hier konnte die für Perowskitmaterialien charakteristische Hysterese im Strom-Spannungs-Verhalten beobachtet und mit Ionenbewegung und daraus resultierender Modifikation des Metall-Halbleiter-Kontaktes korreliert wer-den. Durch gezielte strukturelle Veränderungen der Perowskitschicht konnte ebendiese Hysterese weit-gehend unterdrückt werden. In den weiteren Arbeiten wurde der bleifreie Doppelperowskit Cs2AgBiBr6 untersucht, dessen Langzeitstabilität in Solarzellengeometrie gezeigt und die Strom-Spannungs-Hysterese analysiert. Weiterhin wurden Cs2AgBiBr6-Schichten, die von einem Kooperationspartner durch gezielte Dotierung mit Lanthaniden sowie durch das Einbringen von organischen Kationen strukturell modifiziert wurden, mittels Rasterkraft- und Kelvin-Sonden-Mikroskopie untersucht. Durch die strukturelle Anpas-sung konnten die optischen Eigenschaften und das Kontaktverhalten modifiziert werden, um für opto-elektronische Bauteile besser geeignete Eigenschaften zu erreichen. Die Ergebnisse der publizierten Arbeiten wurden in einem Übersichtsartikel gemeinsam mit dem Stand des Wissens eingeordnet.