CdTe/CdS Solarzellen stehen gegenwärtig am Anfang ihrer Markteinführung. Es wird erwartet, dass dieser Typ Dünnschichtsolarzelle, mit Rekordwirkungsgraden von 16.5% auf einer Fläche von ca. 1 cm2, durch eine kostengünstige Produktion den Preis von Photovoltaik in Zukunft senken wird. Trotz der Möglichkeit, eine Vielzahl verschiedener Depositionsmethoden zur Herstellung von Zellen mit Wirkungsgraden über 10% zu verwenden, hängt die Langzeitstabilität dennoch empfindlich von der jeweiligen Prozessierung und den verwendeten Materialien ab. Auch nach 3 Jahrzehnten der Forschung sind die materialspezifischen Leistungsbegrenzungen nur ungenügend verstanden. Der Rückkontakt, welcher oft Cu enthält, um einen quasi ohmschen Kontakt zu ermöglichen, wird als kritischer Faktor hinsichtlich Langzeitstabilität gesehen.
Die in dieser Arbeit verwendeten CdTe/CdS Solarzellenschichten wurden durch Hochvakuumverdampfung oder substratenahe Sublimation hergestellt. Um Instabilitäten des Kontaktes zu untersuchen und zu verbessern, wurden eine Reihe verschiedener Kontaktmaterialkombinationen und Kontaktierungsprozesse zu Herstellung der Zellen angewandt, die in Langzeittest gestresst wurden. Die stabilsten Zellen wurden mit einem Kontaktierungsprozess, bestehend aus einem `milden' Ätzen, welches notwendig ist für die elektrochemische Modifikation der CdTe Oberfläche, der Abscheidung einer Pufferschicht aus Sb2Te3 bei mindestens 150°C Substrattemperatur und der Beschichtung mit Mo, hergestellt und erreichen annähernd optimale Wirkungsgrade. Zellen mit einem Sb/Mo Rückkontakt zeigten ebenfalls ein sehr stabiles Verhalten mit leichter Tendenz zur Alterung. Zellen deren Kontakte Cu, Au oder Al enthalten zeigten zwar hohe Anfangswirkungsgrade degenerierten aber schnell bis hin zum Kurzschlussversagen. Die Pufferschicht sollte 2 Funktionen ausüben, eine effektive Dotierung um einen quasi ohmschen Kontakt herzustellen und die Formation einer Diffusionsbarriere für die Rückkontakt Metalle. Da nicht beide Funktionen gleichzeitig erfüllt werden können, ist letztere in bezug auf die Zellstabilität die bedeutendere.
Im Zuge der Untersuchungen des Einflusses der Diffusion von Verunreinigungen auf die photovoltaischen Eigenschaften wurde eine erweiterte Messmethode entwickelt, die spannungsabhängige Quantenausbeute und ein neues Modell für CdTe/CdS Solarzellen erarbeitet. Letzteres liefert eine konsistente Erklärung einer Vielzahl charakteristischer optoelektrischer Eigenschaften der Zellen, im speziellen das Verhalten der spannungsabhängigen Quantenausbeute, welche zur Identifizierung der Diffusion von Rückkontaktmaterialien und deren Einfluss auf die Verschlechterung der photovoltaischen Eigenschaften eingesetzt wurde.
Die erste detaillierte Untersuchung zur Bestrahlungsbeständigkeit von CdTe/CdS Zellen gegen Elektronen- und Protonenbeschuss wurde durchgeführt. Die Bestrahlungsdaten wurden erstmalig mittels des `Atomversetzungsschadensdosis' Formalismus ausgewertet, welcher einen direkten Vergleich der Partikelbestrahlungstabilität von verschiedenen Solarzellen Technologien ermöglicht. Die polykristallinen Dünnfilm CdTe Zellen erwiesen sich als deutlich stabiler im Vergleich zu herkömmlichen monokristallinen Zellen und anderen polykristallinen Dünnfilmzellen, z.B. Cu(In,Ga)Se2 und CuInSe2. Die Leistungsabnahme unter Protonen- und Elektronenbeschuss wurde mit der Erzeugung von Rekombinationszentren simuliert, was die Berechnung des Spannungsverlustes und des Stromverlustes ermöglichte. Eine Leistungssteigerung wurde nach Bestrahlung mit mittleren Protonendosen festgestellt, welche vermutlich von Rekombinationszentrenpassivierung durch Einbau der gebremsten Protonen in das Kristallgitter verursacht wurde. Die geschädigten Zellen zeigten eine schnelle Ausheilung schon bei Raumtemperatur. Schäden von Strahlungsdosen, welche sich im Weltraum in Jahren akkumulieren, sind nach einem Monat fast vollständig ausgeheilt.