ISBN 9783843943758

978-3-8439-4375-8, Reihe Physik

Bernard Christian Ehlers
Growth and Characterization of Silicon on Glass and Reorganized Porous Silicon Substrates for Photovoltaic Applications

140 Seiten, Dissertation Technische Universität Berlin (2019), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit untersucht das Wachstum und die Charakterisierung von geschlossenen Siliziumkristallitschichten auf Glassubstraten und von ablösbaren Siliziumschichten, welche auf reorganisierten, porösen Silizium-Substraten abgeschieden wurden, mit dem Ziel, Absorberschichten für kostengünstige Silizium-Solarzellen herzustellen.

Das Wachstum der Siliziumschichten erfolgt aus Zinnlösung durch stationäre Flüssigphasenepitaxie (SSLPE). Ein vertikal angelegter Temperaturgradient zwischen dem Substrat, welches auf der Zinnlösung schwimmt und der Siliziumquelle, ermöglicht das kontinuierliche Wachstum von Siliziumschichten. Für das Wachstum auf Glassubstraten wurde ein zweistufiger Prozess entwickelt. Dabei wird im ersten Schritt eine Schicht amorphes Siliziums (a-Si) durch physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD) abgeschieden, die als Saatschicht fungiert. Im zweiten Schritt wird eine zusammenhängende Siliziumkristallitschicht auf der a-Si Saatschicht aus der Zinnlösung mittels SSLPE aufgewachsen.

Die Grundidee für das Wachsen von ablösbaren Siliziumschichten auf den reorganisierten porösen Silizium-Substraten ist, dass das Substrat für das Porosifizieren und Reorganisation wiederverwendet werden kann, nachdem eine Schicht abgelöst wurde.

Da eine natürliche Oxidschicht auf a-Si oder c-Si das Wachstum von Silizium hemmt, wurde ein neuartiger in situ-Ansatz zur Entfernung des nativen Oxids durch UV-Laser-Behandlung entwickelt. Durch Erwärmung der a-Si oder c-Si Substratoberfläche mit einem Laserpuls unterhalb der Schmelztemperatur des Substrates, wird das native Oxid entfernt und anschließend das Wachstum von Silizium auf einer kleinen oder großen Gesamtfläche ermöglicht.