Metallorganische-Gasphasenepitaxie von III/V-Mehrfachsolarzellen für die Konzentratoranwendung

Der fundamentale Wachstumsprozess in der MOVPE, Oberflächeneffekten, die ein abruptes Dotierstoffprofil verhindern, verschiedenen Transportmechanismen in Tunneldioden sowie deren thermisch induzierte Degradation werden untersucht.

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Die Metallorganische Gasphasenepitaxie ist das bedeutendste Verfahren zur Herstellung von Mehrfachsolarzellen auf Basis von III-V-Verbindungshalbleitern. Die vorliegende Arbeit gibt mit Hilfe von Simulationen und deren Überprüfung anhand von Wachstumsexperimenten einen tiefen Einblick in die Physik des Epitaxieprozess. Dennoch können in bestimmten Materialsystemen Oberflächeneffekte eine genaue Kontrolle des Wachstumsprozesses erschweren. Am Beispiel des Tellureinbaus in Ga0.50In0.50P wird gezeigt, wie ein solcher Effekt zu einem nicht-monotonen Ansteigen der Dotierstoffkonzentration im Kristall führt. Dies verhindert das Entstehen eines abrupten Dotierprofils. Ein Solches ist jedoch für das Wachstum von Tunneldioden unerlässlich. Diese werden in Mehrfachsolarzellen zur monolithischen Serienverschaltung der einzelnen Teilsolarzellen verwendet. Am Beispiel der n-GaAs/p-Al0.30Ga0.70As-Tunneldioden wird erklärt, welche fundamentalen Transportprozesse wesentlich zum maximalen Tunnelstrom beitragen. Die beobachtete starke thermisch induzierte Degradation der Stromtragefähigkeit wird ebenfalls untersucht und mit verschiedenen intrinsischen Defektmechanismen erklärt.