Epitaxie, Si-Folien und SiC-Abscheidungen

FuE-Leistungen

Im Thema Epitaxie, Si-Folien und SiC-Abscheidungen bieten wir folgende Forschungs- und Entwicklungsleistungen

c-Si-Dünnschicht auf Fremdsubstraten

Umfassendes Know-how im Bereich Substratmaterialien, z. B. Siliciumnitrid, Siliciumcarbid, Zirkonsilikat, Graphit oder Tantaloxid, sowie den Herstellungsmethoden derselben.

Silicium – CVD und -Epitaxie

Die Abscheidung von kristallinen Siliciumschichten ist zentral für alle Dünnschichtkonzepte, die kristallines Silicium als photovoltaisch aktive Solarzellenschicht verwenden.

Siliciumfolien

Silicium-Folientechnologie als Alternative zur Herstellung von Siliciumwafern durch Sägen.

Ein Spezialgebiet der kristallinen Siliciumsolarzellen sind die kristallinen Si-Dünnschichtsolarzellen (KSD-Solarzellen). Sie vereinen die positiven Eigenschaften von Wafer- und Dünnschichtsolarzellen: hoher Wirkungsgrad ohne Degradation bei niedrigem Siliciumverbrauch.

Am Fraunhofer ISE verfolgen wir Konzepte, bei denen die Siliciumschichten der KSD-Solarzellen mit Epitaxie- oder Rekristallisationsverfahren hergestellt werden. Diese Schichten stellen wir entweder direkt auf kostengünstigen, weil hochverunreinigten Substraten (z. B. Keramiken) her oder übertragen sie mittels Transfertechnik nach ihrer Herstellung, auf z.B. porosizierten Wafern, auf entsprechende Fremdsubstrate. Die resultierenden Substrat-Schicht-Stapel werden Waferäquivalente genannt. Für unterschiedliche Waferäquivalente haben wir angepasste funktionale Schichten, z. B. aus Siliciumcarbid, entwickelt. Zusätzlich werden in unserer Abteilung Zell- und Modulkonzepte, die auf diese Waferäquivalente angepasst sind, untersucht und weiterentwickelt, z. B. die integrierte Zellverschaltung im Modulmaßstab.

Alle diese Themen testen wir auf ihre prinzipielle Funktionsweise und entwickeln sie in Richtung Hochdurchsatz und niedrige Herstellungskosten weiter.

Dazu arbeiten wir nicht nur an Technologien, Solarzellen- und Modulkonzepten, sondern generieren auch umfassendes Know-How und Patente, die zur Lizenzierung zur Verfügung stehen.

Wir bieten folgende Serviceleistungen an:

  • Verkapselung und Infiltration mit µc-Si / µc-SiC
  • Si-Epitaxie (n-, p-dotiert)
  • poröses Silicium, Reorganisation und Lift-off
  • amorphes SiC

 

  • Tempern (H2-, Ar-, N2-Atmosphäre)
  • Kristallisation (Festphase und Flüssigphase-Zonenschmelzen)

 

  • SRP
  • XRD (GI-XRD, Rocking Curve und XRR)

 

  • Laserbeschriften von gewaferten Säulen
  • Laserschneiden von Silicium in verschiedenste Formen und Formate
  • Querschliffe zur Probencharakterisierung und weitere Polierarbeiten

 

  • Reinigungen / Diffusionen / Oxidationen an Materialien unterschiedlichster Verunreinigungsklassen sowie unterschiedlichster Größen in nach Reinheitsklassen getrennten Anlagen
  • Plasmatextur
  • Remote Plasma Hydrogen Passivation (RPHP) – Passivieren von Si-Bulkdefekten durch Eindiffundieren von atomarem Wasserstoff

 

 

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

iPorSi

Entwicklung von nanoporösen Siliciumschichten mit einem in-line Verfahren

 

 

MehrSi

Hocheffiziente III-V Mehrfachsolarzellen auf Silicium

 

PV-NIL

Hochaufgelöste Strukturen für die PV mittels Nanoimprint-Lithographie (NL)

 

 

Aktuelle Veröffentlichungen zum Thema Epitaxie, Si-Folien und SiC-Abscheidungen:

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2021 Efficiency Potential Analysis of p- and n-Type Epitaxially Grown Si Wafers
Rittmann, C.; Dalke, J.; Drießen, M.; Weiss, C.; Schindler, F.; Sorgenfrei, R.; Schubert, M.C.; Janz, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2021 Passivated, Highly Reflecting, Laser Contacted Ge Rear Side for III-V Multi-Junction Solar Cells
Weiss, C.; Schön, J.; Höhn, O.; Fuhrmann, B.; Dimroth, F.; Janz, S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Kerfless Wafering Approach with Si and Ge Templates for Si, Ge and III-V Epitaxy
Weiss, C.; Schreiber, W.; Drießen, M.; Sorgenfrei, R.; Liu, T.; Ohnemus, M.; Janz, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 Correlating Template Properties with the Quality of Epitaxially Grown Silicon Wafers
Drießen, M.; Fehrenbach, T.; Kirste, L.; Weiss, C.; Janz, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Rapid vapor-phase direct doping for high-efficiency solar cells
Kühnhold-Pospischil, Saskia; Steinhauser, Bernd; Richter, Armin; Gust, Elke; Janz, Stefan
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Optimization of inline processes for the production of freestanding epitaxially grown thin films for solar cells
Ivanov, Alexey; Sorgenfrei, R.; Gust, Elke; Barth, Philipp; Nieuwenhuysen, Kris van; Kühnhold-Pospischil, Saskia; Riepe, Stephan; Janz, Stefan
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Trends in Solar Electricity
Bett, A.W.
Vortrag
Presentation
2018 Challenges for Silicon Photovoltaics. Next steps in manufacturing and advanced technologies
Bett, A.W.
Vortrag
Presentation
2018 Defects in Epitaxially Grown Silicon Wafers Causing Lifetime Patterns
Drießen, M.; Beu, P.; Heinz, F.D.; Fehrenbach, T.; Gust, E.; Schindler, F.; Janz, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Origin and impact of crystallographic defects in epitaxially grown Si wafers
Janz, S.; Amiri, D.; Gust, E.; Kühnhold-Pospischil, S.; Riepe, S.; Heinz, F.; Drießen, M.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 20% efficient solar cells fabricated from epitaxially grown and freestanding n-type wafers
Milenkovic, N.; Driessen, M.; Steinhauser, B.; Benick, J.; Lindekugel, S.; Hermle, M.; Janz, S.; Reber, S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Monolithic two-terminal III-V//Si triple-junction solar cells with 30.2% efficiency under 1-Sun AM1.5g
Cariou, R.; Benick, J.; Beutel, P.; Razek, N.; Flötgen, C.; Hermle, M.; Lackner, D.; Glunz, S.W.; Bett, A.W.; Wimplinger, M.; Dimroth, F.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Solar cells with 20% efficiency and lifetime evaluation of epitaxial wafers
Drießen, M.; Amiri, D.; Milenkovic, N.; Steinhauser, B.; Lindekugel, S.; Benick, J.; Reber, S.; Janz, S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2016 Forschungstrends bei den Photovoltaik-Technologien
Rech, B.; Albrecht, S.; Brendel, R.; Peibst, R.; Schmidt, J.; Glunz, S.W.; Bett, A.; Rau, U.; Kirchartz, T.; Camus, C.; Egelhaaf, H.-J.; Baumann, A.; Powalla, M.
Vortrag
Presentation
2016 Epitaxial N-type silicon solar cells with 20% efficiency
Milenkovic, N.; Drießen, M.; Steinhauser, B.; Benick, J.; Lindekugel, S.; Hermle, M.; Janz, S.; Reber, S.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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