Beschichtungstechnologien und Hochtemperaturprozesse

Die Oberflächenbeschaffenheit einer Solarzelle beeinflusst maßgeblich deren Effizienzpotential. Daher arbeiten wir im Geschäftsfeldthema »Beschichtungstechnologien und Hochtemperaturprozesse« an unterschiedlichen Methoden und Technologien zur Passivierung sowie der Optimierung des Lichteinfangs von Silizium-Solarzellen. Schwerpunkte unserer Arbeit bilden u.a.:

  • Ein- und mehrlagige Anti-Reflexionsschichten
  • Dotierstoffprecursoren und Multifunktionsschichten
  • Passivierungsschichten und –schichtsysteme
  • Barriereschichten
  • Materialien: u.a.: SiNx, SiOx, SiCx, Al2O3, a-Si (i/n/p), c-Si (i/n/p), ITO
  • Abscheidetechnologien: PECVD, LPCVD, PVD, ALD

Solarzellen benötigen unterschiedlich dotierte Bereiche, z. B. den pn-Übergang oder »high-low junctions«, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Für die Realisierung dieser ganzflächig oder lokal ausgeführten Dotierungen stehen am Fraunhofer ISE, neben der in der Photovoltaik etablierten Methode der Rohrofendiffusion, diese weiteren Methoden zur Verfügung:

  • Diffusion aus über die Gasphase bereitgestellten Dotierstoffen, derzeit sind POCl3 und BBr3 als Quellen am ISE verfügbar
  • Diffusion aus abgeschiedenen/gedruckten und ggf. strukturierten Schichten im Rohrofen und im Durchlaufverfahren
  • Laserdiffusion aus abgeschiedenen/gedruckten Schichten sowie aus der Flüssigphase, sowie Lasertransferdotieren
  • Thermische Oxidation für die Nachbehandlung nach Dotierprozessen, Oberflächenpassivierung und -maskierung

Ziel der Entwicklungen ist es, für die Vielzahl der unterschiedlichen Solarzellenkonzepte ideale und maßgeschneiderte Lösungen zur Realisierung passivierter und dotierter Bereiche zu entwickeln. Hierbei liegt die Anforderung insbesondere darin, sowohl physikalisch perfekte Ober- und Grenzflächen sowie Dotierungen zu erzeugen (Metall-Halbleiter Kontakt, Minimierung der Rekombination, Strukturgröße etc.) als auch Methoden einzusetzen, die zum einen kostengünstig und zum anderen mit dem für die Produktion geforderten Durchsatz realisierbar sind.

 

Arbeitsgebiete

Im Thema »Beschichtungstechnologien und Hochtemperaturprozesse« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten:

Prozessierung nach maßgeschneiderten Lösungen

Entwicklung von
Beschichtungs- und Dotierprozessen

Prozessintegration
neuartiger Beschichtungs- und Dotiertechniken

Charakterisierung von dünnen funktionalen Schichten und Dotierungen

FuE-Leistungen

Wir bieten Dienstleistungen für Prozessierung nach maßgeschneiderten Lösungen an und entwickeln spezielle Beschichtungs- und Dotierprozesse nach Kundenwunsch. Wir bieten Prozessintegration in bestehende Prozesssequenzen zur Herstellung von hocheffizienten Solarzellen an. Für Laborzellen stehen uns modernste Reinraumtechnologie und Labors im »Zentrum für höchsteffiziente Solarzellen« zur Verfügung. Für großflächige, industrielle Solarzellen (M2 bis G12) mittels Produktionstechnologien nutzen wir unsere industrienahen Produktionsanlagen sowie die Infrastruktur im »PV Technologie Evaluationszentrum PV-TEC. Wir haben langjährige Erfahrung in der Charakterisierung von dünnen, funktionalen Schichten und Dotierungen und bieten Dienstleistungen im Bezug auf Schichtdicke, Brechungsindizes, Dotierprofil, Ladungsträgerprofil, Rekombinationseigenschaften usw. an.

FuE-Infrastruktur

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten steht uns am Fraunhofer ISE diese Infrastruktur zur Verfügung:

 

Zentrum für höchst­effizente Solarzellen

Technologien für höchste PV-Wirkungsgrade

 

Photovoltaic Technology Evaluation Center

PV-TEC

Produktionstechnologie und Messtechnik für kristalline Siliciumsolarzellen

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

RIESEN

Rekordeffizienzen für beidseitig kontaktierte Siliciumsolarzellen und Pero-Pero-Si Dreifachsolarzellen

 

LiverPool

Linearverdampfungsprozesse für großflächige industriell skalierbare Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen

 

Pero-Si-SCALE

Technologieplattform zur Skalierung von Perowskit-Silicium-Tandemsolarzellen und Modulen