ISBN 978-3-8439-0748-4

978-3-8439-0748-4, Reihe Elektrotechnik

Christian Ehling
Oberflächenpassivierung durch amorphes Silizium und amorphes Siliziumkarbid

168 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Amorphes Silizium ermöglicht eine effektive elektronische Passivierung von kristalline Silizium-Wafern durch Wasserstoffabsättigung offener Oberflächenbindungen.

Diese Arbeit stellt die Kombination von p-Typ Silizium-Industriesolarzellen mit einer Hetero-Rückseite basierend auf amorphem Silizium vor. Es erfolgt die Anwendung des Hetero-Kontakts auf der Zellrückseite sowohl von monokristallinen als auch von multikristallinen Silizium-Solarzellen. Industriesolarzellen besitzen standardmäßig einen siebgedruckten und gefeuerten Al-Rückkontakt. Allerdings weist das gefeuerte Al eine schlechte elektronische Rückseitenpassivierung sowie eine schlechte optische Reflexion auf. Der Austausch der industriellen Rückseite gegen eine Hetero-Rückseite verbessert die elektronische Oberflächenpassivierung und die optische Rückseitenreflexion. Durch die optimierte Rückseite ergeben sich absolute Wirkungsgradsteigerungen ∆η = + 0.8 % für monokristalline und ∆η = + 0.4 % für multikristalline Silizium-Solarzellen.

Der zweite Teil der Arbeit untersucht die thermische Passivierstabilität von amorphem Silizium und amorphem Siliziumkarbid. Amorphes Silizium sättigt offene Oberflächenbindungen von Si-Wafern mit Wasserstoff ab. Die Si-H Bindungen brechen ab einer Ausheiztemperatur von ca. 300 C auf, und die elektronische Passivierung geht verloren. Deshalb kann amorphes Silizium nicht mit industriell verwendeten Hochtemperaturschritten kombiniert werden, die bei Temperaturen von über 800 C ablaufen. Kohlenstoff in amorphem Silizium bildet thermisch stabilere C-H Bindungen, die eine elektronische Passivierung bei Ausheiztemperaturen von weit über 300 C ermöglichen. Deshalb verspricht amorphes Siliziumkarbid die Anwendbarkeit in industriellen Zellkonzepten.