Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
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.