Arbeitsgruppe Photovoltaik-Materialforschung

Oxford FlexAL

FlexAL des Herstellers Oxford Instruments zur Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition, ALD) von AlOx.

QSSPC Sinton WCT-120

Messplatz zur Bestimmung von SunsVoc (hinten) und der Ladungsträgerlebensdauer (vorne) von Sinton Instruments.

In der Gruppe Photovoltaik-Materialforschung werden neue Methoden zur Identifizierung und zur ortsaufgelösten elektrischen Charakterisierung von Defekten in Silizium-Materialien für die Photovoltaik entwickelt und angewandt. Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der Auswirkung von Defekten und Defektreaktionen auf Solarzelleneigenschaften zu entwickeln. Mit Hilfe des gezielten Defect Engineering versuchen wir außerdem, die Materialqualität der heute in der Photovoltaik eingesetzten mono- und multikristallinen Silizium-Wafer deutlich zu verbessern. Im Bereich der Oberflächenpassivierung liegt unser Schwerpunkt auf neuartigen dünnen Schichten, welche bei niedrigen Temperaturen abgeschieden werden und auf der Charakterisierung der dazugehörigen Grenzflächen mit kristallinem Silizium.

Die Aktivitäten der Gruppe verteilen sich auf folgende, eng miteinander verzahnte Forschungsgebiete:

Defekte in mono- und multikristallinem Silizium

  • Charakterisierung und Verbesserung von solar-grade Silizium-Materialien (Czochralski-Si, Blockguss-Si)
  • Alternative Si-Materialien (n-Typ, Ga-dotiertes Si, Dünnschicht-Si)
  • Lichtinduzierte Rekombinationszentren
  • Hochempfindliche Detektion von metallischen Verunreinigungen
  • Wechselwirkung von Verunreinigungen
  • Ortsaufgelöste Analyse von Rekombinations- und Trapping-Zentren
  • Materialverbesserung durch Getterprozesse, Wasserstoff-Passivierung und optimierte Solarzellenprozesse

Neue Charakterisierungsmethoden

  • Temperatur- und injektionsabhängige Ladungsträger-Lebensdauerspektroskopie
  • Ortsaufgelöste Messung von Ladungsträger-Lebensdauern, Trap-Dichten und Energieniveaus mittels kamerabasierter Methoden (IR, PL)
  • Zeit- und temperaturabhängige Messung von Ladungsträger-Lebensdauern und Solarzellenparametern zur Analyse der Kinetik von Defektreaktionen
  • Kombinierte Korona-Lebensdauer-Methode zur Grenzflächencharakterisierung

Oberflächenpassivierung

  • Niedertemperatur-Oberflächenpassivierung von Si-Solarzellen (a-SiNx, a-Si, Al2O3, PEDOT:PSS, TiOx)
  • Anwendung neuer Verfahren zur Oberflächenpassivierung auf hocheffiziente Si-Solarzellen
  • Analyse der fundamentalen physikalischen Passiviermechanismen
  • Charakterisierung von Grenzflächeneigenschaften (Zustandsdichte, Rekombination)
  • Theoretische Modellierung der Oberflächenrekombination

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