Publikation: Vertikal gezogene multikristalline Si-Folien für die Photovoltaik : Charakterisierung und Solarzellenprozessierung
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Zusammenfassung
Silicon ribbons are grown directly out of the silicon melt in the required size and thickness. Therefore, they have the potential to significantly reduce the costs of a crystalline silicon solar cell module, as cost intensive wafering steps are completely avoidable. However, more crystal defects can be found in these materials than in conventionally cast silicon. Consequently, the solar cell process has to be adapted specifically to the needs of ribbon materials in order to reach high conversion efficiencies, so that the lower crystallisation costs can be turned into profit.
For that reason, the material properties of vertically grown, multicrystalline Edge-defined Film-fed Growth (EFG) and String Ribbon silicon are investigated in this work with the help of Hall- and minority charge carrier lifetime measurements first. Afterwards lifetime enhancements that can be achieved by gettering or hydrogenation steps are discussed. Combinations of both types of processing steps are also investigated. With the help of the obtained results a solar cell process is developed which is well adapted to the needs of the mentioned ribbon materials, so that finally new record efficiencies of 16.7 for EFG and 17.7 for String Ribbon silicon have been reached.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Foliensiliziummaterialien besitzen das Potential, die Kosten für Solarzellenmodule aus kristallinen Siliziumsolarzellen deutlich zu verringern, da sie direkt in den gewünschten Abmessungen aus der Siliziumschmelze gezogen werden, so dass der kostenintensive Schritt des Wafersägens entfällt. Da diese Materialien typischerweise eine höhere Zahl an Kristalldefekten aufweisen als blockgegossenes Silizium, ist allerdings der Prozess zur Solarzellenherstellung speziell auf die Bedürfnisse dieser Siliziumfolien abzustimmen, um so einen möglichst hohen Zellwirkungsgrad zu erreichen und einen maximalen Nutzen aus dem kostengünstigeren Herstellungsverfahren ziehen zu können.
Zu diesem Zweck werden in der vorliegenden Arbeit zunächst die Materialeigenschaften der vertikal gezogenen, multikristallinen Siliziumfolien Edge-defined Film-fed Growth (EFG) und String Ribbon anhand von Hall- und Lebensdauermessungen untersucht. Anschließend wird diskutiert, inwieweit sich die Lebensdauern der Minoritätsladungsträger in den genannten Materialien durch Getter- oder Wasserstoffpassivierungsschritte verbessern lassen. Kombinationen verschiedener Prozessschritte werden ebenfalls behandelt. Im Weiteren wird anhand der Ergebnisse dieser Untersuchungen ein Prozess zur Solarzellenherstellung entwickelt, der bestmöglich an die Erfordernisse der betrachteten Folienmaterialien angepasst ist. Mit diesem Prozess konnten schließlich neue Rekordwirkungsgrade von 16,7 für EFG-Silizium und 17,7 für String-Ribbon Silizium erzielt werden.
Fachgebiet (DDC)
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ISO 690
GEIGER, Patric, 2003. Vertikal gezogene multikristalline Si-Folien für die Photovoltaik : Charakterisierung und Solarzellenprozessierung [Dissertation]. Konstanz: University of KonstanzBibTex
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