ISBN 9783868538632

978-3-86853-863-2, Reihe Physik

Holger Habenicht
Charakterisierung leistungsmindernder Defekte und deren Umverteilung während der Herstellung von multikristallinen Silizium-Solarzellen

259 Seiten, Dissertation Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (2011), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Diese Arbeit beschäftigte sich mit der Charakterisierung von elektrisch aktiven Defekten in multikristallinem Solarsilizium und deren Umverteilung während der Solarzellenherstellung.

Zu diesem Zweck wurden zunächst drei Defekt-Imaging-Methoden entwickelt bzw. erweitert, mit deren Hilfe die ortsaufgelöste Konzentrations-Bestimmung für Eisen- und Chrom-Punktdefekte sowie für den BO-Komplex möglich ist. Alle drei basieren auf der Messung der Ladungsträgerlebensdauer in zwei metastabilen Defektzuständen (interstitiell bzw. mit Bor gebunden), wobei der Unterschied der Rekombinationsraten in beiden Zuständen durch die Defektkonzentration vorgegeben ist. Zusätzlich fließen aber auch die Defektparameter der jeweiligen metastabilen Defekte in die Formel zur Bestimmung der Defektkonzentration ein. Aus diesem Grund ist die Kenntnis der exakten Werte der Einfangquerschnitte für Elektronen und Löcher sowie der Energieniveaus der metastabilen Defekte essentiell. Im Falle des Chrom- Imagings war eine Modifikation bisher in der Literatur verfügbaren Defektparameter des CrB-Defekts unumgänglich, um sowohl die Messergebnisse dieser Arbeit als auch bisher veröffentlichte Messergebnisse konsistent erklären zu können. Mit den angepassten Defektparametern gelang es, die Rekombinationsaktivität der beiden Cr-Zustände korrekt zu beschreiben und eine quantitative Bestimmung der gelösten Chromkonzentration zu realisieren. Beim BO-Imaging ist ein Defektparameter unbekannt (σnBOdeg), was zur Folge hat, dass lediglich eine normierte BO-Konzentration angegeben werden kann. Im Gegensatz zu bisherigen Veröffentlichungen beinhaltet diese aber die Injektionsabhängigkeit der Lebensdauern, wodurch das BO-Imaging auch bei den für die Solarzelle relevanten höheren Injektionsbedingungen durchgeführt werden kann. Die normierte BO-Konzentration ist somit lediglich mit der Größe des Einfangquerschnitts für Elektronen skaliert.

Für alle entwickelten Defekt-Imaging-Methoden wurde eine neue Größe H definiert, welche dem Anteil der Defekt-bedingten Rekombinationsrate im Vergleich zur Gesamtrekombinationsrate entspricht. Durch die Berechnung von H kann zum einen der Einfluss des detektierten Defekts quantifiziert werden, zum anderen können aber auch Aussagen über andere Rekombinationszentren wie Präzipitate getroffen werden.

Durch die Neu- bzw. Weiterentwicklung von Defekt-Imaging-Methoden und die Anwendung dieser auf Getterversuche, konnte in dieser Arbeit das Verständnis über die dabei ablaufenden physikalischen Vorgänge entscheidend erweitert werden und Umverteilungsprozesse von Defekten bei der Prozessierung von Solarzellen gut verstanden werden.