Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISEEine Alternative zur Herstellung von Siliciumwafern durch Sägen stellt die Silicium-Folientechnologie dar. Im Gegensatz zur etablierten Sägetechnologie kann hiermit der Verbrauch von hochreinem Silicium deutlich reduziert werden, da dünnere Wafer bzw. Folien hergestellt werden können und bei der Folientechnologie im Vergleich zum Sägen kaum Material abgetragen wird.
Wir entwickeln Prozesse und Technologien zur Herstellung dünner Siliciumfolien. Das Ablösen von Siliciumfolien mit Dicken von einem bis wenigen zehn Mikrometern wird hierbei ermöglicht durch elektrochemische Porosifikation eines Czochralski-Siliciumkristalls und anschließende thermische Reorganisation einer porösen Siliciumschicht. Die reorganisierte poröse Schicht kann entweder direkt abgelöst werden oder sie dient als Ausgangspunkt für eine anschließende epitaktische Siliciumabscheidung. Die Oberfläche der porösen Schicht schließt sich während der Reorganisation und kann anschließend als Ausgangsoberfläche für epitaktisches Siliciumwachstum genutzt werden. Die abgeschiedenen Schichten können aufgrund der porösen Siliciumschicht abgelöst und als Siliciumfolien weiter verarbeitet werden. Diese Folien stellen ein ausgezeichnetes Ausgangsmaterial für Silicium-Dünnschichtsolarzellen mit einem Wirkungsgradpotenzial >20 % dar.
Unsere Entwicklungen erstrecken sich dabei über die komplette Prozessfolge: Substratauswahl, Porosifikation oder Implantation, Ausheilen und Reorganisieren der porösen Schicht, epitaktische Abscheidung auf reorganisierten posören Schichten, Ablösen der Folien sowie diverse Verfahren zum Kleben oder Bonden der Folien auf kostengünstige Substrate. Alle diese Verfahren werden im Hinblick auf hohe Durchsätze und geringe Kosten bei gleichzeitig hoher Materialqualität entwickelt, mit dem Ziel sämtliche Proben auch in den Hochdurchsatz-Anlagen zu fertigen.
Forschungsschwerpunkte:
- Porosifikation und Implantation
- Reorganisation von porösen Schichten
- Si-Epitaxie auf porösen Siliciumschichten
- Ablösen und Transfer von Siliciumfolien
- kristallographische und elektrische Qualifizierung in allen Prozessstadien
Labore und Ausstattung:
- halbautomatischer Laser
- Lift-off Equipment
- Si-CVD und Epitaxie