Plasmagestützte Abscheidung und Elektronenstrahlkristallisation von Silizium-Schichten zur Herstellung von Solarzellen

Um die Kosten für photovoltaisch erzeugten Strom weiter zu senken, bedarf es einer Zelltechnologie, die folgende Bedingungen erfüllt: - Materialanforderungen für Absorber und ggf. Träger (Substrat): Die Ausgangsmaterialien für den Absorber und das Substrat müssen in großer Menge in hinreichender Qualität zu einem günstigen Preis verfügbar sein. Die Materialien müssen eine hinreichende StraWungsbeständigkeit und Umweltneutralität, sowohl - abhängig von den eingesetzten Prozessen - mechanische und Temperaturstabilität sowie chemische Beständigkeit aufweisen. Zur Erzeugung eines p-n-überganges ist eine Dotierbarkeit des Absorbermaterials vonnöten. - Prozesse zur Herstellung der Zellen: Abscheideprozesse müssen als Hochratenprozesse ausgeführt sein oder die gleichzeitige Prozessierung großer Flächen bzw. hoher StückzaWen erlauben (Durchlaufprozesse); letzteres gilt für sämtliche eingesetzten Verfahren. Vorteilhaft ist die Verwendung von möglichst energieextensiven und sicherheitstechnisch unkritischen Prozessen. Die verwendeten Prozesse müssen eine hohe Ausbeute und Reproduzierbarkeit ermöglichen. - Kompabilität von eingesetzten Materialien und verwendeten Prozessen: Materialien und Prozesse müssen sorgfältig aufeinander abgestimmt werden. Einen großen Vorteil bringt eine Zelltechnologie, welche eine integrierte Modulherstellung durch Verschaltung einzelner Zellen ermöglicht. Vor diesem Hintergrund wurde am Arbeitsbereich Mikrosystemtechnik (ehemals Arbeitsbereich Halbleitertechnologie) der Technischen Universität Hamburg-Harburg ein Forschungsvorhaben initiiert, in dessen Rahmen diese Arbeit entstand. Bestandteil dieses Vorhabens war die Untersuchung einer Hochratenabscheidung von Si-Schichten mittels eines PECVD-Verfahrens aus Trichlorsilan (TCS, SiHCh) auf Graphitsubstraten mit anschließender Elektronenstrahlkristallisation. Die Abscheidung mittels PECVD erlaubt vergleichsweise niedrige Substrattemperaturen, wodurch zum einen die Ausdiffusion von Verunreinigungen in die Absorberschicht minimiert wird und zum anderen die Kompatibilität des Abscheideprozesses mit Niedertemperatur-Substraten wie Glas gewährleistet ist.