HIT Solarzellen. W. R. Fahrner, M. Scherff. FernUniversität Hagen. Lehrgebiet für Bauelemente der Elektrotechnik

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1 HIT Solarzellen W. R. Fahrner, M. Scherff FernUniversität Hagen Lehrgebiet für Bauelemente der Elektrotechnik

2 Inhalte: Technologie Ergebnisse Weiterführende Untersuchungen Prozeß- und Analysemöglichkeiten des Lehrgebietes

3 Querschnitt einer Heterojunction-Solarzelle Grid ITO-Schicht 80 nm Emitterschicht 15 nm p-typ Si (Cz) Grid Al Der kristalline Träger (p-typ) und die abgeschiedene amorphe Schicht (n-typ bilden eine billige Hochleistungszelle. Die ITO-Schicht dient zur Verminderung der Reflexion und seitlichen Stromsammlung. Der Strom wird zwischen Grid und Al-Rückseite abgenommen

4 Bild einer HIT-Zelle

5 Wirkungsgrad als Funktion der ITO-Abscheidetemperatur Max Mean FF (%) FF, Max FF, Mean Rs, Max Rs, Mean 1 RS (Ω) η (%) , Substrate Temperature ( C) Substrate Temperature ( C)

6 Variation der Buffer- Parameter 16,0 15, Ohmcm 4-5 Ohmcm Ohmcm 15,0 14,5 MAX MEAN efficiency (%) 14,0 13,5 13,0 12,5 12,0 11, ,8 3,5 4, pressure (mtorr) plasma power (W) temperature ( C)

7 Ergebnisse von Sanyo

8 Eigene Ergebnisse c-si mc-si CZ FZ Block cast BSF - Bor - Texturierung alkalisch keine keine h 15.9 (mit Shell) 17.0 (mit HMI) 14.2 (mit IMEC)

9 Ersatzschaltbilder (1) Series resistance [ohm] Data: Data1_C Model: user1 Weighting: y No weighting Chi^2/DoF = R^2 = A ± B ±6.8346E-7 C 1.7 ±0 Fit (Eq. 3a) measured Frequency [Hz}

10 Ersatzschaltbilder (2) 1000 theory (x10) Cp/C1, Gp/w*C1[F] C1 Cp/C1 Gp/wC1 0, Frequency [Hz]

11 Schädigung einer Heterojunction-Solarzelle 1,7 MeV 100 effektive Diffusionslänge IQE 0,8 0,6 0,4 0,2 6.5E10 2e11 1e12 5e12 Diffusionslänge (mm) 10 0, Wellenlänge (nm) 1 1E10 1E11 1E12 1E13 Dosis (p/cm 2 ) Quantenausbeute und Diffusionslängen nach 1.7 MeV Protonenbestrahlung. Dosis: 0, , , , cm -2

12 Schädigungskonstanten einer Heterojunction- Solarzelle A+D 1,4 Ohm cm A+D 10 Ohm cm STL 1 Ohm cm STL 10 Ohm cm HA 1 Ohm cm RAE 10 Ohm cm JPL 10 Ohm cm CERN kl 10-6 knormjsc klexp kl Energy (MeV) Energy (MeV) Schädigungskonstanten nach GeV H + -Bestrahlung. Dosis: 0, , , , cm -2

13 Textur mit Wasserstoff- Plasma 50 W, (0.35 W/cm 2 ) 270 C 12 h, 0.4 Torr, 110 MHz, 200 sccm

14 Displays von Sicherheitsschlössern Tastatur für Sicherheitsschlösser (li), Zeilen- und Spaltenausfälle nach typisch 900 Zyklen (15 55 C, C)

15 Thermisches Management (1) Allgemeines Konzept für Verbundprojekt Mikrokühler Federführung Uni Hagen Lösung Ilfa

16 Thermisches Management (2) Lösung ADtranz Lösung Siemens

17 Einige vorhandene Prozeß- und Analysegeräte (1) Teil des Reinraums Plasmabeschichtungsanlage

18 Einige vorhandene Prozeß- und Analysegeräte (2) Temperatur-Schock-Kammer Atomkraft-Mikroskop

19 Einige vorhandene Prozeß- und Analysegeräte (3) Rasterelektronenmikroskop Ellipsometer

20 Liste der wichtigsten vorhanden Geräte (1): Prozeßgeräte Maskaligner MJB3 Maskaligner MA 4 Lackschleuder E-gun Aufdampfanlage Thermische Aufdampfanlagen Sputteranlage RIE-Anlage PECVD-Anlage Diffusionsöfen RTA-Anlage Flip Chip Bonder Thermoanodischer Bonder Trockenofen Hochtemperatur-Vakuum- Ofen HT-Wasserstoffplasma

21 Liste der wichtigsten vorhanden Geräte (2): Meß-Geräte CV Messplatz DLTS Messplatz 4 Spitzen Messplatz Parameter Analyzer Sonnensimulator Spekt. Empfindlichkeit Reflexion Transmission LBIC Micro-RAMAN REM Kathodolumineszenz Spektr. Ellipsometer AFM Optische Mikroskopie

22 PV-Kooperationen IHT Aachen HMI Berlin IPV Jülich ISE Freiburg/Gelsenkirchen IPE Uni Stuttgart FH Köln ISFH Hameln Uni Oldenburg AG Solar NRW RWE-Schott Solar Shell Solar Deutsche Solar

23 Verträge (1) Grundlagen und Technologien von Solarzellen auf der Basis von a-si-/c-si- Heterostrukturen (2) Förderer: BMBF Erasmus Förderer: Europäische Gemeinschaft Zuverlässigkeit von Sicherheitsschlössern Hersteller von Sicherheitsschlössern Herstellung von SOI-Schichten durch Ionenimplantation bei geringen Dosen und H-Plasmabehandlung Förderer: DFG Deposition mit Gasströmen Förderer: Europäische Gemeinschaft Wechselwirkung von Wasserstoff mit Silizium (1) Förderer: DAAD

24 Verträge (2) Wechselwirkung von Wasserstoff mit Silizium (2) Förderer: DAAD Solarzellen im Strahlungsfeld Förderer: Vigoni - DAAD Polymerbeschichtung Fa. EKRA, Bönnigheim Zusammensetzung und Morphologie sowie elektrisches Verhalten von Cr-Si und Ta-Si-N-Schichten Förderer: Kompetenzzentrum Wmtech, Ulm Ramanmessung mit der Universität Bochum Federführung: Fr. Dr. Griesshaber-Schmahl Förderer: DFG