Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 6/2018 - 12/2020 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) |
| Projektfokus: |       |
EmitterPlus
Integrierter Prozess für die Formierung von Gasphasenemittern und Selektiven Kontakten
Schematische Darstellung der Solarzellenstruktur mit RVD Emitter auf der Vorderseite und rückseitigem passivierenden Kontakt.
Einseitige Rapid Vapour Direct (Gasphasen-) Doping von Bor in einen Si Wafer (n- Typ).
Verkürzte Prozesssequenz für den „state of the art“ Prozess mit BBr3 Rohrofendiffusion sowie mit RVD und Festphasenkristallisation in einem Schritt.
Im Projekt EmitterPlus werden Gasphasenemitter (RVD: rapid vapour-phase direct doping) als Alternative zu herkömmlichen Emittern in Solarzellen mit selektiven Kontakten (TOPCon: tunnel oxide passivated contacts) untersucht. Ziel ist es, einen integrierten Prozess für Emitterdiffusion und Annealing der selektiven Kontakte zu entwickeln, mit dem Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 25 % hergestellt werden können. Hierzu werden die bereits bestehenden Prozesse angepasst und weiterentwickelt. Neben der Demonstration hocheffizienter Solarzellen wird das für eine industrielle Umsetzung des Gasphasenemitter-Prozesses notwendige Prozess- und Maschinen-Know-How generiert, um im Anschluss zusammen mit Maschinenbauern die industrielle Umsetzung zu erarbeiten.
Bei der Produktion von Solarzellen ist die Diffusion des Emitters eine wichtige Standardtechnologie. Hierfür abgeschiedenes Dotierglas muss zur Erzeugung einer hocheffizienten Solarzelle abgeätzt werden. Dies kann durch den Einsatz eines Gasphasenemitters (RVD), bei dem der Emitter direkt aus der Gasphase ohne Bildung einer Glasschicht in den Wafer eindiffundiert, vermieden werden. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Gasphasenemitters ist, dass die Konzentration des angebotenen Dotierstoffes während des Prozesses geändert werden kann. Im Rahmen von EmitterPlus soll dieser Ansatz in Solarzellen mit selektiven Kontakten (TOPCon) eingesetzt werden. Der für den Anneal der selektiven Kontakte notwendige Hochtemperaturschritt soll in den Gasphasenemitter-Prozess integriert werden. Durch Anpassung der Tunneloxide lässt sich ein großer Temperaturbereich verwenden, wodurch die Anpassung der Prozessfenster für Emitterdiffusion und Anneal der selektiven Kontakte ermöglicht wird. Die simultane Optimierung beider Prozesse ist daher ein wesentlicher Bestandteil des Projektes.
Ziel von EmitterPlus ist die technologische Realisierbarkeit des Gesamtprozesses (RVD Emitter und Auskristallisation TOPCon-Schicht) anhand von Solarzellen (Zielwirkungsgrad 25 %) zu demonstrieren und dadurch die Prozesskette für die Herstellung hocheffizienter Solarzellen mit passivierenden Kontakten weiter zu verkürzen und somit Herstellungskosten senken zu können. Zusätzlich wird durch Vorversuche das für eine industrielle Umsetzung des Gasphasenemitter-Prozesses notwendige Prozess- und Maschinen-Know-How generiert, um im Anschluss im Verbund mit Maschinenbauern die industrielle Umsetzung zu erarbeiten.