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Quantum confinement-tunable solar cell based on ultrathin amorphous germanium

Meddeb, Hosni und Osterthun, Norbert und Götz, Maximilian und Sergeev, Oleg und Gehrke, Kai und Vehse, Martin und Agert, Carsten (2020) Quantum confinement-tunable solar cell based on ultrathin amorphous germanium. Nano Energy, 76, Seite 105048. Elsevier. doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105048. ISSN 2211-2855.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105048

Kurzfassung

Nanoscale semiconductors involve distinct fundamental phenomena and novel properties emerge due to dimensional restriction of the charge carriers’ motion, known as quantum confinement (QC). In this study, the first investigation of quantum size effects in single quantum well (QW) solar cells based on ultrathin hydrogenated amorphous germanium (a-Ge:H) nanoabsorber is reported, using cost-effective, industrial-compatible and low-temperature production processes. The confinement in the growth direction due to the thickness reduction of the a-Ge:H absorber layer from 20 nm down below 2 nm, results in tunable optoelectronic properties and photovoltaics (PV) characteristics, while maintaining a comparable power conversion level. A major gain by a factor of two in open circuit-voltage is demonstrated, exceeding 700 mV with reducing the a-Ge:H QW thickness by an order of magnitude. Furthermore, the band gap widening yields a considerable enhancement of the fill factor from 45 to 65% due to the reduction of the conduction band offset at a-Ge:H (QW)/a-Si:H (barrier) heterojunction interface. The successful demonstration of a-Ge:H QW cells indicates the promising potential for multiple QWs implementation as nanoabsorber material in solar cells.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137859/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Quantum confinement-tunable solar cell based on ultrathin amorphous germanium
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Meddeb, Hosnihosni.meddeb (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8939-7910NICHT SPEZIFIZIERT
Osterthun, Norbertnorbert.osterthun (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2668-6605NICHT SPEZIFIZIERT
Götz, MaximilianMaximilian.Goetz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6078-4359NICHT SPEZIFIZIERT
Sergeev, Olegoleg.sergeev (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gehrke, KaiKai.Gehrke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0591-8289NICHT SPEZIFIZIERT
Vehse, Martinmartin.vehse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0578-6121NICHT SPEZIFIZIERT
Agert, Carstencarsten.agert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4733-5257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:19 Juni 2020
Erschienen in:Nano Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:76
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105048
Seitenbereich:Seite 105048
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Vomiero, AlbertoLuleå University of TechnologyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:2211-2855
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum confinement Quantum well Amorphous germanium nanostructure Optical resonant planar nanocavity Ultrathin film solar cell
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:TIG Technologie, Innovation und Gesellschaft
HGF - Programmthema:Erneuerbare Energie- und Materialressourcen für eine nachhaltige Zukunft
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemanalyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnik (alt)
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Hinterlegt von: Meddeb Dite Hasanet, Hosni
Hinterlegt am:03 Dez 2020 11:45
Letzte Änderung:23 Okt 2023 14:09

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