Untersuchung von Grenzflächen zwischen kristallinem Silicium und Al2O3-Passivierungsschichten

晶体硅和 Al2O3 钝化层之间界面的研究

• 批准号: 192806205
• 负责人: Professor Dr. Christian Elsässer
• 金额: --
• 依托单位: Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik (IWM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/192806205?language=en
• 关键词: Untersuchung; von; Grenzfl; chen; zwischen

Gegenstand des beantragten Projektes ist die Entwicklung einer funktionellen Oberflächenpassivierung für die Rückseite kristalliner Siliciumsolarzellen. Dies ist derzeit eines der wichtigsten Forschungsthemen für die Umsetzung hocheffizienter Solarzellenkonzepte in die industrielle Produktion.Aufgrund der günstigen Oberflächenbandverbiegung bildet eine Passivierung mittels Aluminiumoxidschichten (Al2O3) eine vielversprechende Variante für die Rückseitenpassivierung. Klassischerweise werden diese Schichten mittels atomic layer deposition (ALD) abgeschieden. Die ALD–Technik ist jedoch für die industrielle Fertigung von Solarzellen eine zu zeitaufwändige Abscheidemethode, weshalb an einer Al2O3- Abscheidung durch kostengünstige und schnelle Verfahren wie der plasmaenhanced chemical vapor deposition (PECVD) geforscht wird. Bezüglich einer einfachen Eingliederung in einen Solarzellenherstellungsprozess sollte die Rückseitenpassivierung einem kurzen Hochtemperaturschritt von über 800 °C standhalten. Außerdem hat im Solarzellenherstellungsprozess die zu passivierende Siliciumoberfläche im Allgemeinen eine von einer anisotrop eingeätzten Textur isotrop zurückgeätzte Struktur, die sowohl keine definierte Oberflächenorientierung darstellt als auch eine erhebliche Restrauhigkeit aufweisen kann. Die Eigenschaften von auf verschiedene Weisen abgeschiedenen Al2O3-Passivierungsschichten, sowie der Einfluss einer rauen Oberfläche auf die Al2O3-Passivierung sollen im Rahmen dieses Projekts untersucht werden.Weiterhin soll die thermische Stabilität der Schichten untersucht werden. Hierzu sollen Siliciumwafer mit kristallographisch definierten Oberflächen sowie mit isotrop zurückgeätzten Oberflächen durch ALD- sowie PECVD-Al2O3-Schichten passiviert werden und verschiedenen Hochtemperaturbehandlungen unterzogen werden. Die Passivierungswirkung soll an Hand von Photoleitfähigkeitsmessungen sowie Photolumineszenzmessungen untersucht werden. Für ein besseres Verständnis der auftretenden Grenzflächendefekte werden die verschiedenen Proben mittels electron paramagnetic resonance (EPR) Spektroskopie ausgiebig charakterisiert werden. Elektronische Grenzflächeneffekte sollen ergänzend mittels Oberflächenphotospannungsmessungen (SPV) in Verbindung mit Koronaaufladung untersucht werden.Für ein theoretisches Verständnis von Zusammenhängen zwischen elektronischen Defektzuständen und atomistischen Defektstrukturen an Si/Al2O3- Grenzflächen werden ab-initio-Berechnungen auf der Basis der Dichtefunktionaltheorie (DFT) durchgeführt, deren Ergebnisse zur besseren Interpretation der experimentellen Resultate dienen sollen.

Gegenstand des beantragten Projektes ist die Entwicklung einer funktionellen Oberflächenpassivierung für die Rückseite kristalliner Siliciumsolarzellen. Dies ist derzeit eines der wichtigsten Forschungsthemen für die Umsetzung hocheffizienter Solarzellenkonzepte in die industrielle Produktion.Aufgrund der günstigen Oberflächenbandverbiegung bildet eine Passivierung mittels miniumoxidschichten（Al2O3）eine vielversprechende Variante für die Rückseitenpassivierung.经典的韦尔登是由原子层沉积（ALD）工艺制成的。ALD技术是一种用于太阳能电池工业化生产的先进方法，我们采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术，通过工艺和方法制备一种Al 2 O3- Abscheidung。Bezüglich einer einfachen Eingliederung in einen Solarzellenherstellungsprozess sollte die Rückseitenpassivierung einem kurzen Hochtemperaturschritt von über 800 °C standhalten.因此，在太阳能热处理过程中，在Allgemeinen中的无源硅流动是由一个各向异性的各向同性织构形成的结构，因此，没有明确的Oberflächenorientierung darstelt als auch eine erhebliche Restrauhigkeit aufweisen。通过对铝钝化膜的热稳定性研究，发现铝钝化膜的热稳定性与铝钝化膜的热稳定性密切相关，铝钝化膜的热稳定性与铝钝化膜的热稳定性密切相关。采用ALD-PECVD-Al 2 O3-Schichten钝化韦尔登和高温处理韦尔登的方法，可获得具有结晶图形定义的上表面层的硅晶片，并具有各向同性上表面层。无源光致发光传感器需要一只手来完成韦尔登。Für ein besseres Verständnis der auftretenden Grenzflächendefekte韦尔登die versatiedenen Proben mittels电子顺磁共振（EPR）Spektroskopie ausgiebig charakterisiert韦尔登。Elektronische Grenzflächeneffekte sollen ergänzend mittels Oberflächenphotospannungsmessungen（SPV）in Verbindung mit Koronaaufladung untersucht韦尔登.Für ein theoretisches Verständnis von Zusen Si/Al 2 O3- Grenzflächen韦尔登的电子和原子结构设计在DFT基础上的从头计算，可以解释实验结果。

项目成果

Activation energy of negative fixed charges in thermal ALD Al2O3

• DOI: 10.1063/1.4960097
• 发表时间: 2016-08-08
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Kuehnhold-Pospischil, S.;Saint-Cast, P.;Hofmann, M.
• 通讯作者: Hofmann, M.

A study on Si/Al2O3 paramagnetic point defects

• DOI: 10.1063/1.4967919
• 发表时间: 2016-11
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: S. Kühnhold-Pospischil;P. Saint‐Cast;M. Hofmann;S. Weber;P. Jakes;R. Eichel;J. Granwehr

High-temperature degradation in plasma-enhanced chemical vapor deposition Al2O3 surface passivation layers on crystalline silicon

晶体硅上等离子体增强化学气相沉积 Al2O3 表面钝化层的高温降解

• DOI: 10.1063/1.4891634
• 发表时间: 2014
• 期刊: Journal of Applied Physics
• 影响因子: 3.2
• 作者: S. Kühnhold;F. Colonna
• 通讯作者: F. Colonna