Hamburg 2001 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 42: Photovoltaik II

HL 42.3: Vortrag

Freitag, 30. März 2001, 12:00–12:15, S6

Kristalline Silicium-Dünnschichtsolarzellen auf Si₃N₄-Keramiken — •T. Kieliba¹, S. Reber¹, S. Bau¹, C. Häßler² und G. Stollwerck² — ¹Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, Oltmannsstr. 5, 79100 Freiburg — ²Bayer AG, Rheinuferstr. 7–9, R 52, 47829 Krefeld

Im Vergleich zu anderen Ansätzen für kristalline Si-Dünnschichtsolarzellen, führen Hochtemperaturkonzepte zu Schichten mit großen Kristalliten und akzeptabler Diffusionslänge. Das Substrat muss jedoch bis 1400^oC stabil sein, einen angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzen und preisgünstig sein. Si₃N₄-Keramik ist ein Material, das diese Anforderungen erfüllen kann. Auf die mit einem Zwischenschichtsystem aus SiO₂ und SiN_x versehenen Substrate wurden mittels CVD 5–10 µm dicke Si-Schichten abgeschieden und durch Zonenschmelzen rekristallisiert. Die während der Rekristallisation in-situ beobachtete Morphologie der Wachstumsfront hängt eng mit der späteren kristallographischen Qualität der Schichten zusammen. Das Prozessergebnis wird vor allem von der Beschaffenheit der Substratoberfläche und den Eigenschaften der Zwischenschicht bestimmt. Die elektrisch aktive Si-Schicht der Dünnschichtsolarzelle entsteht durch epitaktische Verdickung der rekristallisierten Si-Schicht. Die Verunreinigungskonzentration wurde mittels Massenspektrometrie analysiert. Solarzellen erreichten einen Wirkungsgrad bis zu 9,4% mit V_oc = 539 mV, I_sc = 26,1 mA und FF = 67%. Lebensdauertopograpien zeigen sowohl durch den Rekristallisationsprozess induzierte als auch durch das Substrat bedingte Defekte.