Ein Effusionsmessplatz für Solarzellen

Bei der industriellen Fertigung von Solarzellen ist die Passi­vie­rung des Silizium­volumens – das Erzeugen einer Schutz­schicht – durch Wasser­stoff von elemen­tarer Bedeu­tung, um einen maxi­malen Wirkungs­grad der Solar­zellen hervor­zu­rufen. Während der Passi­vie­rung wird in einem Plasma­prozess eine wasser­stoff­reiche Silizium-Nitrid-Schicht auf der Solar­zellen­ober­fläche auf­ge­bracht. Im Anschluss daran wird diese SiN:H-Schicht in einem ther­mischen Prozess akti­viert, wodurch der Wasser­stoff aus dieser Schicht in das Volumen der Solar­zelle ein­dringen kann. Der Wasser­stoff bindet dort Rekombi­nations­zentren und gleicht so beispiels­weise Verun­reini­gungen aus. Dieser Vor­gang bewirkt eine Ver­bes­se­rung des Wirkungs­grads der Solar­zellen.

Doch bei der thermischen Aktivierung der SiN:H-Schicht ist mit dem Aus­dampfen des Wasser­stoffs in die Atmo­sphäre auch der umge­kehrte Prozess, die Effu­sion, möglich, bei der Wasser­stoff­atome ver­loren­gehen können. Vor diesem Hinter­grund ist für ein Ver­hindern der Effu­sion bezie­hungs­weise für die Opti­mie­rung der SiN:H-Passi­vie­rung die Kenntnis der Wasser­stoff-Effu­sion aus dem System not­wendig. Von zentraler Bedeu­tung ist die Frage, unter welchen Bedin­gungen der Wasser­stoff diffun­diert.

Ein jetzt am Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik in Betrieb genom­mene Effu­sions­mess­platz ermög­licht die Bestim­mung der Wasser­stoff­kon­zen­tra­tion in den SiN:H-Schichten. Die mit dem neuen Ver­fahren mögliche Effu­sions- bezie­hungs­weise Diffu­sions­messung von Wasser­stoff unter­stützt die Ent­wick­lung einer opti­mierten SiN:H-Volumen­passi­vie­rung, beispiels­weise durch die Analyse von Diffu­sions­barrieren. Diese unter­drücken eine H-Effu­sion in die Atmo­sphäre und ver­bessern damit die Wasser­stoff-Diffu­sion in das Silizium­volumen, die eine Erhöhung des Wirkungs­grads nach sich zieht.

Der Effusionsmessplatz steht auch Partnern aus Industrie und Forschung zur Ver­fügung, um den Wirkungs­grad und die Lang­zeit­stabi­lität von kristal­linen Solar­zellen zu ver­bessern. Ent­standen ist das neu­artige Mess­system im Rahmen eines Forschungs­projekts in Koopera­tion mit der Hanyang Uni­ver­sität in Süd­korea.

Fh.-IMWS / RK