Ulrich Fiedeler

Acceptor activation energies in epitaxial CuGaSe2 grown by MOVPE

Epitaxial CuGaSe 2 layers were grown on GaAs (100) by MOVPE. Net carrier concentration and resistivity were examined with respect to temperature using a Van-der-Pauw geometry Hall setup. Net carrier concentrations from 2 x 10 14 cm -3 to 7 x 10 16 cm 3 at room temperature were found with strong correlation to composition. All gallium-rich samples show high compensation near 1. Hole activation energies of approximately 80 and 110 meV were determined. Mobilities up to 400 cm 2 /Vs at room temperature and 1450 cm 2 /Vs at 100 K are determined confirming high material quality. We found temperature exponents for the mobility between -1.53 and -2.03 indicating acoustic phonon scattering to be the dominant mechanism over the whole measurable temperature range, with one exception: one sample of minor copper excess shows an exponent of 1.33 at low temperature indicating ionized impurity scattering.

Analysis of Zinc Compound Buffer Layers in Cu(In, Ga)(S, Se) 2 Thin Film Solar Cells by Synchrotron-Based Soft X-Ray Spectroscopy

Zinc-based buffer layers like ZnSe, ZnS, or wet-chemically deposited ZnO on Cu(In, Ga)(S, Se) 2 absorber materials (CIGSSe) have yielded thin film solar cell efficiencies comparable to or even higher than standard CdS/CIGSSe cells. However, little is known about surface and interface properties of these novel buffer layers. In this contribution we characterize the specific chemical environment at the absorber/buffer-interface using X-ray Emission Spectroscopy (XES) and Photoelectron Spectroscopy (PES) in a complementary way. Evidence of intermixing and chemical reactions is found for different buffer materials and deposition methods.

Electromodulated photoluminescence of CuGaSe2 solar cells

Abstract Radiative recombination processes in CuGaSe 2 /CdS/ZnO heterostructures have been investigated comparing standard photoluminescence (PL) and electromodulated photoluminescence (EMPL). The Cu x Ga y Se 2 absorbers are grown epitaxially. Their luminescence spectra originate from exciton and two donor–acceptor-pair (DAP) transitions depending on the ratio x / y . Defect density ratios with respect to the absorption depth are evaluated. EMPL offers the possibility to investigate the influence of the electric field exclusively. The combination of steady state PL and EMPL are sensitive to the defect states at the interface just where the depletion layer is located. In a first result, the location of the space charge region was determined. There is no indication for an extension into the buffer or n -type layer. Second, from the PL intensity dependence on the applied voltage the point of recombination in the presence of a various internal field is discussed in terms of the dead-layer model and excess carrier concentrations. The failure of the dead-layer model for DAP transitions in CuGaSe 2 solar cells are shown.

Voltage dependent electromodulated photoluminescence of chalcopyrite solar cells

Abstract The dependence of radiative recombination of various polycrystalline and epitaxially grown CuGaSe 2 solar cells on the applied voltage, V A , is investigated by electromodulated photoluminescence (EMPL). EMPL is a derivative method which is sensitive to electric field induced changes in the PL response [1] . With increasing forward bias the PL intensity increases, reaches a maximum and keeps constant or decreases again. Previously the increase of the PL intensity with the applied voltage has been attributed to the dead-layer-model. This approach leads to many contradictions, among others the decrease of PL intensity for voltages exceeding the built-in voltage, V bi , cannot be explained. In this study, a model is developed based on minority carrier statistics and Shockley–Read–Hall recombination, that fits the experimental data obtained from different CuGaSe 2 solar cells at various temperatures. The parameters are the built-in voltage, a field reducing factor for voltages exceeding V bi and an effective mobility of minority carriers. It can be shown, that the decrease in PL intensity for V A > V bi can be solely attributed to the sweeping out of charge carriers by the applied field.

When does the co-evolution of technology and science overturn into technoscience?

In this paper, the relations between science and technology, intervention and representation, the natural and the artificial are analysed on the background of the formation of modern science in the sixteenth century. Due to the fact that technique has been essential for modern science from its early beginning, modern science is characterised by a hybridisation of knowledge and intervention. The manipulation of nature in order to measure its properties has steadily increased until artificial things have been produced, such as laser beams, chemical compounds, elementary particles. Furthermore, the structural bracing of natural science, technological development, and industrial exploitation of nature go also back to the foundation of modern science. In order to strengthen the debate on technoscience against this background, the specific characteristics of technoscientific objects have to be clarified as have the specific characteristics of the social organisation of technoscience and its performance.RésuméCet article analyse les relations entre la science et la technologie, l’intervention et la représentation, le naturel et l’artificiel à la lumière de la formation de la science moderne au 16ème siècle. Compte tenu du fait que la technique a été un élément essentiel de la science moderne dès ses origines, cette dernière est caractérisée par une hybridisation de la connaissance et de l’intervention. La manipulation de la nature dans le but de mesurer ses propriétés a fortement augmenté jusqu’à ce que des choses artificielles soient produites comme les rayons laser, les composants chimiques, les particules élémentaires. De plus, l’entrecroisement structurel des sciences naturelles, du développement technologique et de l’exploitation industrielle de la nature remontent jusqu’à la fondation de la science moderne. A la lumière de ces éléments et dans le but de renforcer le débat sur la technoscience, les caractéristiques spécifiques des objets technoscientifiques doivent être clarifiées, de la même manière que les caractéristiques de l’organisation sociale de la technoscience et sa performance.ZusammenfassungIn diesem Beitrag wird vor dem Hintergrund der Entstehung der modernen Naturwissenschaft im 16. Jahrhundert das Verhältnis von Naturwissenschaft und Technologie, von Intervention und Repräsentation, von Natürlichem und Widernatürlichem analysiert. Auf Grund der Tatsache, dass von Anfang an Technik ein wesentlicher Bestandteil der modernen Naturwissenschaft war, war Naturwissenschaft immer schon durch eine Hybridisierung von Wissen und Intervention charakterisiert. Die Manipulation der Natur zur selektiven Messung ihrer Eigenschaften hat stetig zugenommen bis künstliche Dinge wie chemische Verbindungen, LASER-Strahlen und Elementarteilchen produziert werden konnten. Darüber hinaus kann die strukturelle Verklammerung von Naturwissenschaft, technischem Fortschritt und industrieller Naturausbeutung ebenfalls bis zur Entstehung der modernen Naturwissenschaft zurückverfolgt werden. Zur Schärfung und Zuspitzung der Diskussion um die Technowissenschaften ist es angesichts der oben genannten historischen Zusammenhänge notwendig, die spezifischen Charakteristika technowissenschaftlicher Objekte zu klären und die spezifischen Charakteristika sozialer Dimensionen und Abläufe technowissenschaftlicher Prozesse herauszuarbeiten.

The budgetary allocation for accompanying research on nanotechnology in Germany, Great Britain and the EU research program (NanoTrust Dossier No. 023en – April 2012)

Summary Compared to other technologies, research accompanying R&D activities has been demanded for nanotechnology relatively early. The overall aim of such research is mostly consensual, namely the prevention of hazards for human health and the environment and of other possible adverse effects of nanotechnology. However, the kind of research or the activities to reach this goal were, and still are, highly disputed, in particular the amount of necessary funding. Often a rate of 5 % of the overall budget was considered adequate, while some parliaments demanded an even higher rate (Germany 10 %, Netherlands 15 %).

Messung und Charakterisierung von Nanopartikeln in der Luft (NanoTrust-Dossier Nr. 025 – November 2011)

Was die Risiken der Nanotechnologie betrifft, stehen Nanomaterialien und insbesondere freie Nanopartikel im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Neben der Untersuchung ihrer moglichen Toxizitat ist die Frage der Exposition von Mensch und Umwelt entscheidender Bestandteil einer Risikoabschatzung. Frei in Luft suspendierte (verteilte und eingebettete) Nanopartikel sind dabei besonders relevant, da sie leicht uber die Lunge in den menschlichen Korper eindringen konnen. Auserdem kann die Verbreitung von Nanopartikeln in der Luft schlecht kontrolliert werden. Mittels kommerziell erhaltlichen Partikelzahlern kann man die Konzentration von Partikeln und Tropfchen in der Luft bis hinunter zu einer Grose von wenigen Nanometern bestimmen. Angesichts der hohen Hintergrundkonzentration von naturlichen und durch menschliche Ak-tivitat erzeugten Nanopartikeln besteht das vordringliche Problem darin, zwischen naturlichen und synthetischen Nanopartikeln zu unterscheiden. Wahrend die Konzentrationsmessungen vor Ort in wenigen Minuten durchgefuhrt werden konnen, ist die Analyse der in der Luft ent-haltenen Nanopartikel, die Bestimmung ihrer Form und Zusammensetzung nur mit aufwendi-gen elektronenmikroskopischen Verfahren im Labor moglich. Dieser Sachverhalt stellt derzeit und auch in naher Zukunft das Hauptproblem einer Bestimmung der Konzentration von syn-thetischen Nanopartikeln dar.

What are synthetic nanoparticles? (NanoTrust Dossier No. 002en – February 2011)

Synthetically produced nanoparticles play an important role in nanotechnology. They are the basis for many applications currently being used on a large scale, and they have a great potential in the development of new materials. The diversity of synthetic nanoparti-cles is considerable. They are distinct in their properties and applications. In addition to their size, synthetic nanoparticles vary in chemical composition, shape, surface character-istics and mode of production. This dossier provides an overview of the various character-istics of nanoparticles.

Nanotrust I – Endbericht

Dieser Endbericht fasst in einem ersten Kapitel die Ergebnisse des Projekts NanoTrust zwischen Oktober 2007 und September 2010 kurz zusammen und prasentiert die zwischen dem letzten Zwischenbericht (Janner 2010) und dem Projektende (September 2010) erbrachten Leistungen und Ergebnisse; im Anhang finden sich die vier vorangegangenen Zwischenberichte als Teil dieses Endberichts, der an den Auftraggeber (BMVIT) gerichtet ist. Das Projekt NanoTrust 1 hat sich im Laufe der abschliesenden acht Monate plangemas weiterentwickelt. Im Berichtszeitraum wurden funf weitere NanoTrust-Dossiers veroffentlicht. Die Literaturdatenbank war bis zum Ende des Berichtszeitraums auf 2.150 Eintrage angewachsen. Das NanoTrust-Team hat mehrere gut besuchte Veranstaltungen organisiert: die 4. Herbsttagung, eine gemeinsame Tagung mit dem Gesundheitsministerium zu Regulierungsfragen sowie eine Session auf der TA’10. Ein weiterer Schwerpunkt der Aktivitaten lag auf der Fortsetzung des Forschungsprojekt „NanoPol“ zum Dreilandervergleich (Deutschland, Schweiz, Osterreich) der „Nano-Politiken“. Schlieslich war das Team auf zahlreichen in- und auslandischen Veranstaltungen und vertiefte wichtige Kontakte zu internationalen und nationalen Projekten und Akteuren, so etwa zu DaNa, dem Nachfolgeprojekt von NanoCare.

NanoTrust II, 1. Zwischenbericht (Juni 2011)

Dieser Bericht fasst fur den Auftraggeber (BMVIT die Ergebnisse des Projekts NanoTrust-II zwischen Oktober 2010 und Mai 2011 kurz zusammen und prasentiert die erbrachten Leistungen und Ergebnisse. Das Projekt NanoTrust-II hat auf den Ergebnissen des Projekts NanoTrust-I aufgebaut und sich im Laufe der ersten acht Monate plangemas weiterentwickelt. Im Berichtszeitraum wurden vier weitere NanoTrust-Dossiers veroffentlicht, einige weitere sind in der Pipeline. Die Literaturdatenbank ist bis zum Ende des Berichtszeitraums auf 2.535 Eintrage angewachsen. Das NanoTrust-Team ist dabei, die 5. NanoTrust-Tagung im Dezember 2011 zum Thema ArbeitnehmerInnenschutz zu organisieren. Ein weiterer Schwerpunkt der Aktivitaten lag auf der Fortsetzung des Forschungsprojekt „NanoPol“ zum Dreilandervergleich (Deutschland, Schweiz, Osterreich) der „Nano-Politiken“. Schlieslich war das Team auf zahlreichen in- und auslandischen Veranstaltungen vertreten und vertiefte wichtige Kontakte zu internationalen und nationalen Projekten und Akteuren, so etwa zu DaNa, dem Nachfolgeprojekt von NanoCare.