LIMES – Teilprojekt 3: Prozesseinflüsse auf die Ladungsträgerlebensdauer in Si-Materialien für höchsteffiziente Solarzellen

Selbst aktuelle Silizium-Materialien hoher Qualität erreichen nicht immer Ladungsträgerlebensdauern von mehreren Millisekunden, die in kommenden höchsteffizienten Solarzellengenerationen benötigt werden. Daher stellen sich folgende Fragen:

• Welche Defekte limitieren Ladungsträgerlebensdauern im Millisekunden-Bereich?
• Wie verhalten sich die Defekte bei unterschiedlichen Solarzellprozessen?
• Lassen sich die negativen Auswirkungen der Defekte durch optimierte Prozesse einschränken?

In diesem Projekt sollen die Limitierungen der besten aktuellen, industrierelevanten Si-Materialien – mit erwarteten Lebensdauern über 1 ms – untersucht werden. Dabei handelt es sich im Einzelnen um folgende Materialien: (i) Cz-Si (p-Typ), (ii) Cz-Si (n-Typ), (iii) High-Performance (HP) mc-Si und (iv) FZ-Si Wafer. Die Lebensdauerproben und Zellvorläuferstrukturen werden dabei auch den für bestimmte Hocheffizienzzelltechnologien spezifischen Hochtemperatur-, Getter- und/oder Wasserstoff-Passivierschritten unterzogen, um das Vorliegen der Defekte nach Abschluss des Zellprozesses nachzustellen, welches für den erzielbaren Wirkungsgrad relevant ist. Auch sogenannte Regenerationsschritte bzw. Hochtemperatur-Vorbehandlungen werden zur Anwendung kommen. Ziel ist es, Prozessfolgen zu identifizieren, die zu Ladungsträgerlebensdauern führen, die mit sehr hohen Wirkungsgraden >25% kompatibel sind.