Kupfer-Zink-Zinnsulfid

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CZTS ist die Abkürzung für die halbleitende Verbindung Cu₂ZnSnS₄ (Kupfer, Zink, Zinn und Schwefel). Der Halbleiter besitzt einen direkten Bandübergang mit einer Bandabstandsenergie von 1,4–1,5 eV^[1]^[2], wodurch er unter anderem für Anwendungen im Bereich der Photovoltaik interessant ist. Dass es sich dabei um eine Material ohne relativ seltene oder giftige Elemente (hohe Kosten) wie Indium oder Quecksilber handelt, bietet es für eine eventuellen kommerziellen Nutzung einen zusätzlichen Vorteil.

CZTS kristallisiert ähnlich wie Stannit (Cu₂FeSnS₄) und Kesterit (Cu₂(Zn,Fe)SnS₄) im tetragonalen Kristallsystem.^[3]^[2]

Anwendung

Konventionelle Dünnschichtsolarzellen aus amorphen Silizium (a-Si) besitzen Wirkungsgrade um ca. sechs Prozent. Forschern von IBM ist es gelungen den Wirkungsgrad von Dünnschichtsolarzellen bei der Verwendung von CZTS anstatt a-Si auf 9,6 Prozent zu erhöhen. Das Material soll zudem über ein Druckverfahren auf das Substrat aufgebracht werden, was die Kosten für ein solches Modul drastisch reduzieren würde.

Literatur

H. Katagiri, M. Nishimura, T. Onozawa, S. Maruyama, M. Fujita, T. Sega, T. Watanabe: Rare-metal free thin film solar cell. In: Proceedings of the Power Conversion Conference - Nagaoka 1997. Band 2, 1997, S. 1003–1006 (Abstract – Informationen zum Bandabstand, Hertsellung und Gitteraufbau).
R. Hoffman: Materials for CZTS Photovoltaic Devices. In: NNN REU Research Accomplishmenta. 2009, S. 82–83 (PDF [abgerufen am 12. Februar 2010]).

Weblinks

Kevin Bullis: IBM-Forschung verbessert Solarzellen. In: Heise online. 11. Februar 2010, abgerufen am 12. Februar 2010.

Einzelnachweise

↑ Hironori Katagiri, Kotoe Saitoh, Tsukasa Washio, Hiroyuki Shinohara, Tomomi Kurumadani, Shinsuke Miyajima: Development of thin film solar cell based on Cu2ZnSnS4 thin films. In: Solar Energy Materials and Solar Cells. Band 65, Nr. 1–4, 2001, S. 141–148, doi:10.1016/S0927-0248(00)00088-X.
↑ ^a ^b Masaya Ichimura, Yuki Nakashima: Analysis of Atomic and Electronic Structures of Cu2ZnSnS4 Based on First-Principle Calculation. In: Japanese Journal of Applied Physics. Band 48, 2009, S. 090202, doi:10.1143/JJAP.48.090202.
↑ H. Katagiri, M. Nishimura, T. Onozawa, S. Maruyama, M. Fujita, T. Sega, T. Watanabe: Rare-metal free thin film solar cell. In: Proceedings of the Power Conversion Conference - Nagaoka 1997. Band 2, 1997, S. 1003–1006 (Abstract).

[1] Hironori Katagiri, Kotoe Saitoh, Tsukasa Washio, Hiroyuki Shinohara, Tomomi Kurumadani, Shinsuke Miyajima: Development of thin film solar cell based on Cu2ZnSnS4 thin films. In: Solar Energy Materials and Solar Cells. Band 65, Nr. 1–4, 2001, S. 141–148, doi:10.1016/S0927-0248(00)00088-X.

[Ichimura2009-2] Masaya Ichimura, Yuki Nakashima: Analysis of Atomic and Electronic Structures of Cu2ZnSnS4 Based on First-Principle Calculation. In: Japanese Journal of Applied Physics. Band 48, 2009, S. 090202, doi:10.1143/JJAP.48.090202.

[3] H. Katagiri, M. Nishimura, T. Onozawa, S. Maruyama, M. Fujita, T. Sega, T. Watanabe: Rare-metal free thin film solar cell. In: Proceedings of the Power Conversion Conference - Nagaoka 1997. Band 2, 1997, S. 1003–1006 (Abstract).

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