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.: SiN_x, SiO_x, SiC_x, 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.

• Prozessierung nach maßgeschneiderten Lösungen
• Entwicklung von Beschichtungs- und Dotierprozessen
• Prozessintegration neuartiger Beschichtungs- und Dotiertechniken
• Charakterisierung von dünnen funktionalen Schichten und Dotierungen