ISBN 978-3-8439-0703-3

978-3-8439-0703-3, Reihe Physikalische Chemie

Jan Nievendick
Kontrolle und Weiterentwicklung des Texturierungsprozesses für multikristalline Silizium-Solarzellen

221 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das Thema dieser Dissertation ist die Texturierung von multikristallinen Silizium-Solarzellen. Derzeit wird dafür eine saure Ätzlösung aus HF, HNO3, Wasser und gegebenenfalls noch Additiven verwendet (saure Textur). Damit ist es möglich, die gewichtete Reflexion der Wafer-Oberfläche von 34,5 % vor ohne Textur auf durchschnittlich 27 % zu senken. Die saure Texturierung ist gut etabliert. Jedoch wird die Qualität der erhaltenen Textur kaum überwacht. Dadurch kommt es zu Prozessschwankungen und es entsteht eine große Abhängigkeit von der Erfahrung des technischen Personals. Um die Kontrolle der sauren Textur zu verbessern, wurden deswegen verschiedene in-line-taugliche Messverfahren entwickelt. Von den fünf untersuchten Texturkenngrößen haben nur die gewichtete Reflexion und der Flächenanteil von Kristalldefekten vor der Texturierung, der ein Maß für die Materialqualität der Wafer ist, eine direkte Korrelation zu den Leistungsdaten der fertigen Solarzellen.

Im 2. Teil dieser Dissertation sollte, ausgehend von den Erkenntnissen aus der Prozesskontrolle, die Textur weiter verbessert werden. Da gezeigt werden konnte, dass sich die saure Textur nicht mehr weiter verbessern lässt, wurde stattdessen eine Honeycomb-Textur entwickelt. Es wurden zwei unterschiedliche Ansätze zur Erstellung dieser Honeycomb-Textur verfolgt. Sie unterscheiden sich in der Maskierung der Wafer, die entweder mit einem Inkjet-Drucker oder mittels Laser-Öffnung einer dielektrischen Schicht erfolgte.

Mit beiden Texturen war es nach Hochskalierung des Texturierungsverfahrens möglich, auf 125 x 125 mm2 großen Wafern eine Reflexion von 18,0% bzw. 18,8% zu erreichen, was eine deutliche Verbesserung gegenüber der sauren Textur darstellt. Aus Lebensdauerproben konnte ein Wirkungsgradgewinn von 0,5 % absolut bei Verwendung dieser neu entwickelten Textur anstatt der sauren Textur abgeschätzt werden. Dieser Wirkungsgradgewinn kann den erhöhten Aufwand rechtfertigen, den die Erstellung der Honeycomb-Texturen gegenüber der sauren Texturierung hat.