ISBN 978-3-8439-2851-9

978-3-8439-2851-9, Reihe Mikrosystemtechnik

Maxi Richter
Einseitige saure Ätzprozesse zur Herstellung von kristallinen Siliziumsolarzellen

230 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2016), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung einseitiger saurer nasschemischer Ätzprozesse zur Herstellung von c-Si Solarzellen.

Zur Beschreibung des Einflusses des Ätzprozesses auf das Material werden mittels unterschiedlicher Charakterisierungsmethoden geeignete Parameter zur vollständigen Beschreibung von Oberflächenmorphologien von Si- Wafern ermittelt und bewertet. Anschließend wird der Einfluss der rückseitigen Oberflächenmorphologie auf die elektrischen und optischen Eigenschaften von rückseitig mit Aluminiumoxid passivierten Solarzellen untersucht. Weiterhin werden der Flüssigkeitsumgriff und die Veränderung des Emitters durch die Gasphase über dem Wafer bei einseitigen sauren Ätzprozessen auf die Solarzellenvorderseite ermittelt und deren Einfluss auf Solarzellen identifiziert.

Im Anschluss an die Untersuchung des Einflusses der einseitigen Ätzprozesse auf Solarzellen werden Vergleiche mit Prozesssequenzen angestellt, die ohne die vorgestellten sauren Ätzprozesse auskommen. Zur Verkürzung der Prozesssequenz zur Herstellung hocheffizienter Solarzellkonzepte wie PERC Solarzellen wird die Zusammenfassung der einseitigen Politur sowie der chemischen Kantenisolation in einem Schritt angestrebt.

Zur Umsetzung eines kombinierten Prozesses wird der einseitige saure Ätzprozess im zweiten Teil der Arbeit grundlegend studiert.

Zuerst wird die resultierende Ätzcharakterisitik in Abhängigkeit der eingesetzten Chemikalien und Ausgangsoberfläche analysiert, um eine Steuerung der Oberflächenmorphologie zu erreichen. Der Flüssigkeitsumgriff auf die Vorderseite der Solarzelle wird detailliert analysiert, um den ablaufenden Mechanismus besser zu verstehen und gezielt zu beeinflussen. Weiterhin wird untersucht, welche Komponenten sich in der Gasphase über dem Wafer befinden und wie deren Zusammensetzung auf ein Ätzen der Solarzellenvorderseite Einfluss nimmt. Im Anschluss folgt eine Untersuchung der Beeinflussung des Ätzprozesses durch verschiedene Einseitenätzanlagen und deren Konfigurationen.

Abschließend wird aus dem gestellten Anforderungsprofil und der Evaluation des Ätzprozesses ein neuer, kombinierter, einseitiger, nasschemischer Ätzprozess vorgestellt und dessen Potential mit der üblichen Prozesssequenz verglichen.