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.

从现在开始，我们将继续关注未来的发展趋势。在工业生产中，我们看到了一种新的工业生产方式--铝型材。Klassischerweise被称为Schichten Mittels原子层沉积(ALD)。这是一种工业生产技术，我们使用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术来生产氧化铝-Abscheidung和Schnelle Verfahren Wie der等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术。在800°C的标准温度下，我们看到的是800°C的标准温度。所有的面料都是各向异性的，结构各向同性，也就是所有的面料都是这样的。我们的工作内容是：从氧化铝到热能，再从热能稳定到热能稳定。硅晶圆晶片硅晶片的晶界定义为等电点和等电点，而非晶片的晶化温度和晶化温度均不同。他说：“我的工作热情很高，但我不能接受。”我们用电子顺磁共振(EPR)谱图研究了这类化合物的主要特征。在Verbindung MIT Koronaaufladung untersuht(SPV)的基础上，提出了一种新的解决方案，即从理论到实验的解释。

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