MOE-Fellowship

Kristina Grimzaite

Optimierung eines nasschemischen Standardprozesses für die Texturierung und Untersuchungen zum hochinnovativen SASE Prozess für industrielle Silizium Solarzellen

Wie der Titel schon verrät, ist der Schwerpunkt dieser Arbeit die "Entwicklung und Charakterisierung eines Texturprozesses für mc-Si-Solarzellen".Photovoltaik (PV) bedeutet Solarstrom - eine halbleiterbasierte Technologie, die Sonnenlicht in Strom umwandelt. Das traditionelle Konzept der Solarzelle ist die eines Festkörperbauteils, das Strom direkt von der Sonnenenergie über den photovoltaischen Effekt produziert.Silizium ist ein wichtiges Material in der Photovoltaikindustrie. Für die kommerzielle Anwendung ist das kristalline Silizium derzeit das am meisten verwendete. Material, weil dessen Produktion heutzutage sehr einfach ist. Eines der wichtigsten Aspekte bei der Produktion von Silizium-Solarzellen ist die Verringerung der Reflexion der einfallenden Photonen auf der Vorderseite. Dadurch wird die Lichtabsorption in der Bulk-Silizium erhöht, wodurch eine Effizienzsteigerung der Solarzelle erreicht werden kann. Dies und die optische Begrenzung des einfallenden Lichtes kann vor allem mit Hilfe von einer Antireflex-Schicht und durch eine zusätzliche Strukturierung der Oberfläche erzielt werden.Es gibt verschiedene Arten von Texturierungstechniken für Silizium-Solarzellen::• Nasschemische Texturierung (alkalisch und sauer);• Plasma-Texturierung;• Laser-Texturierung;• Mechanische Texturierung.Jede von ihnen hat einige Vorteile und Nachteile.Im ersten Teil, welcher gleichzeitig der Schwerpunkt der Arbeit ist, wird die Entwicklung und Charakterisierung des Texturprozesses für mc-Si Solarzellen, welcher auch als Verfahren zur Massenproduktion in der Industrie eingesetzt werden, behandelt. Dies bedeutet die Schaffung einer strukturierten (pyramidischen)-Oberfläche, so dass einfallendes Licht eine höhere Wahrscheinlichkeit hat in der Solarzelle absorbiert zu werden. Da die Si-Oberfläche 35%-50% des einfallenden Lichtes reflektiert, ist die Reduzierung der optischen Verluste in mono- bzw. multikristallinem Silizium durch Oberflächenstrukturierung eines der wichtigen Themen der modernen Silizium-Photovoltaik. Mit Oberflächentexturierung von multikristallinen Silizium-Wafern ist es möglich, die Absorption der einfallenden Sonnenstrahlen zu erhöhen und damit hohe Zelleffizienzen zu erreichen.Die Säure-Ätzlösung wurde mit Flusssäure (HF), Salpetersäure (HNO3) und deionisiertem Wasser (DI H2O) angesetzt. Verschiedene Mischungen von Chemikalien und variables Ätzen wurden näher untersucht.Für diese Untersuchungen wurden benachbarte mc-Si-Wafer, Bor-dotiert (p-Typ) mit einen Widerstand von 0,5-2,0 ? • cm verwendet. Alle Prozesse wurden auf 200 µm dicken mc-Si-Wafer mit einer Größe von 125 mm × 125 mm durchgeführt.Die Topographie von texturierten Oberflächen wurde mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie (REM) analysiert. Der Reflexionsgrad, der von der Textur erzeugt wurde, konnte mit Hilfe eines Spektrophotometers mit Integrations-Kugel vermessen werden. Elektrische Parameter der hergestellten Solarzellen wurden durch Messungen der Strom-Spannungskennlinie im beleuchteten Zustand (unter Standard AM 1,5 Strahlung) erfasst.