Publikation: Multifunktionale APCVD-Gläser in kristallinen Siliziumsolarzellen
Dateien
Datum
Autor:innen
Herausgeber:innen
ISSN der Zeitschrift
Electronic ISSN
ISBN
Bibliografische Daten
Verlag
Schriftenreihe
Auflagebezeichnung
URI (zitierfähiger Link)
Internationale Patentnummer
Link zur Lizenz
Angaben zur Forschungsförderung
Projekt
Open Access-Veröffentlichung
Sammlungen
Core Facility der Universität Konstanz
Titel in einer weiteren Sprache
Publikationstyp
Publikationsstatus
Erschienen in
Zusammenfassung
Die APCVD-Technologie bietet einen flexiblen und auf industrieller Ebene vorteilhaften Prozess. Durch die Beschichtung bei Atmosphärendruck fallen die bei Vakuumanlagen benötigten Ladekammern weg, sodass ein hoher Durchsatz erreicht werden kann. In dieser Arbeit wurden die verschiedenen Eigenschaften multifunktionaler Glasschichten, die mittels der APCVD-Technik hergestellt wurden, im Kontext einer kristallinen Siliziumsolarzelle untersucht. Die Ergebnisse führen zu einem besseren physikalischen Verständnis der Herstellung dieser Schichten, ihrer optischen Eigenschaften, ihrer Eigenschaften als Dotierquelle, ihrer Passiviereigenschaften, ihrer Eigenschaften bei der Unterstützung der Metall-Halbleiter-Kontaktbildung sowie ihrer Eigenschaften hinsichtlich der Verringerung und Verzögerung von Degradationsphänomenen. Zunächst wurden die für das Verständnis notwendigen Grundlagen anhand des Substrats, das in nahezu allen Fällen aus kristallinem Silizium bestand, beschrieben. Erklärt wurden die Eigenschaften des Volumens und der Oberfläche von den optischen und elektrischen Eigenschaften über die Eigenschaften der Ladungsträger bis hin zur Passivierung und ihrer Aktivierung. Auch wurde die thermische und nasschemische Prozessierung des Substrats erläutert. Dabei wurde gezeigt, dass das Temperaturbudget der APCVD-Abscheidung und der folgenden Prozessschritte die Qualität des Volumens negativ beeinflussen kann. Es konnte aber auch gezeigt werden, dass dies durch die Anwendung eines Hochtemperaturschritts weitestgehend verhindert werden kann. Außerdem führte vor allem die PSG-Schicht zu einer Verbesserung der Volumenqualität durch den Gettereffekt. Ausgehend von der Beschreibung des Substrats wurden die mittels APCVD darauf aufgebrachten dotierstoffhaltigen und dotierstofffreien Glasschichten in unterschiedlichen Experimenten untersucht. Es konnte gezeigt werden, wie die eingestellten Parameter den reaktiven Gasfluss verändern und wie davon abhängig eine Schicht entsteht. Dabei konnten nicht nur mittels GD-OES-Tiefenprofilen Unterschiede in den Schichtzusammensetzungen gezeigt werden, sondern mittels ICP-OES auch ein linearer Zusammenhang zwischen dem Anteil des dotierstoffhaltigen Gasflusses am reaktiven Gesamtgasfluss und der im Glas eingebauten Atomdichte des Dotierstoffs. Während anhand von Experimenten mit variierter Ätzlösung zum Texturieren gezeigt werden konnte, dass bereits ein Unterschied in der Konzentration des Alkoholzusatzes zu einer veränderten Oberfläche und damit Reflexion führt, konnte anhand der bestimmten optischen Parameter der APCVD-Gläser über die Transfermatrixmethode berechnet werden, wie ein Schichtstapel zur Minimierung der Reflexion angeordnet sein sollte. Mit PSG und BSG als Dotierstoffquelle lassen sich Oberflächenkonzentration und Emitterschichtwiderstand sehr flexibel wählen. Vor allem für die Co-Diffusion ist das ein großer Vorteil, da beide Dotierstoffe so gleichzeitig bei einer Temperatur beispielsweise auf Vorder- und Rückseite eindiffundieren können. Die Kombination einer PSG-Schicht in einer Co-Diffusion unter BBr3-Fluss ergab, dass sich B in PSG mit einem höheren P-Gehalt eine höhere Löslichkeit und eine höhere Diffusivität besitzt. Dadurch diffundiert mehr parasitärer B in den P-Emitter. Experimente zum Passiviermechanismus der dotierstoffhaltigen Glasschichten haben gezeigt, dass sich in PSG-Schichten mit steigendem P-Gehalt und steigender ausgesetzter Temperatur im Ausheilschritt zunehmend positive Ladungen ausbilden. Für BSG-Schichten hingegen bilden sich mit zunehmendem B-Gehalt nur für Schichten ohne Hochtemperaturschritt positive Ladungen aus. Wird die Schicht einer hohen Temperatur ausgesetzt, bilden sich mit steigendem B-Gehalt (netto) negative Ladungen aus. Dies ist insbesondere für die Anwendung in Solarzellen von Vorteil, da die PSG-Schicht mit positiven Ladungen einen n+-Bereich und die BSG-Schicht mit negativen Ladungen einen p+-Bereich hinsichtlich des Feldeffekts in Akkumulation passiviert. Beachtet werden muss dabei aber, dass ausreichend B im BSG vorhanden ist, um nicht in Verarmung zu kommen. In Passivierschichtsystemen zeigt die Kombination aus PSG und SiNy:H bei zunehmendem P-Gehalt in der PSG-Schicht eine Abnahme der chemischen Passivierung bei zunehmender Feldeffektpassivierung. Dies hat zur Folge, dass diese Schichtsysteme für einen großen Anwendungsbereich von P-Gehältern eine bessere Passivierwirkung erreichen als eine einzelne SiNy:H-Schicht. Für Schichtsysteme aus APCVD-AlOx und SiNy:H konnte gezeigt werden, dass umso weniger Wasserstoff an der Grenzfläche vorliegt, je heißer die AlOx-Schicht aufgebracht wurde. Dadurch nimmt die chemische Passivierung mit zunehmender Abscheidetemperatur ab. Gleichzeitig konnte sich bei Stabilitätstests im Feuerprozess ebenfalls die kälter abgeschiedene AlOx-Schicht in Schichtsystemen zusammen mit SiNy:H empfehlen, da im Vergleich zu gleich dicken AlOx-Schichten aus ALD und heißer abgeschiedenen APCVD-Schichten weder eine Pin-hole-Bildung noch Blistern auftritt. Hinsichtlich der Stabilität während des Feuerprozesses traten die besten Passivierwerte vor allem für Systeme aus BSG und SiNy:H für höhere Peaktemperaturen, für Systeme mit APCVD-AlOx und SiNy:H eher bei niedrigeren auf. In einem weiteren Experiment konnte gezeigt werden, dass die dotierstoffhaltigen Glasschichten hygroskopisch sind und durch Wasserablagerung und -eindiffusion beeinflusst werden, wenn sie atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt sind. Im Gegensatz zu PSG-Schichten scheinen das Wasser beziehungsweise die O- und H-Atome in BSG-Schichten nicht zu verbleiben, sondern entziehen der Schicht vielmehr die B-Atome. Dieser Effekt scheint noch stärker aufzutreten, wenn ursprünglich mehr B im Glas vorhanden ist. Gezeigt werden kann, dass dies auch einen Einfluss auf die Prozessierung von Solarzellen hat, da die Emitterbildung durch einen geringeren B-Gehalt in der Schicht immer stärker durch die Endlichkeit der Dotierstoffquelle limitiert wird. Mit dem Ziel eine Solarzelle unter Verwendung der APCVD-Schichten herzustellen wurden Experimente zur Metallisierung solcher Schichten durchgeführt. Dabei wurde eine Pb-freie Ag-Paste, die vom Projektpartner flexibel gemischt werden konnte, eingesetzt. So konnte zunächst gezeigt werden, wie sich aus kristallinen Metalloxiden unter anderem die Elemente Te und Bi bilden und sich während des Ätzprozesses der Passivierschichten und der Kontaktbildung bewegen. Te verbindet sich dabei mit Ag zu Ag2Te und liegt in dieser Form als Präzipitat in der Glasschicht vor. So konnte ein Beitrag zum Kontaktmodell geliefert werden, der das Modell um die Pb-freie Zusammensetzung und Substitution durch TeO2 und Bi2O3 erweitert. Anhand der spezifischen Kontaktwiderstände auf Teststrukturen wurde demonstriert, dass die experimentelle Paste einer kommerziellen in der Qualität des Kontakts nicht nachsteht. Dies wurde auf Emittern gezeigt, die während eines BBr3- beziehungsweise POCl3-Diffusionsschritts, aber auch aus BSG- und PSG-Schichten gebildet wurden. Hinsichtlich der dotierstoffhaltigen Glasschichten wurde der Einfluss auf die Kontaktbildung untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass sowohl ein indirekter als auch ein direkter Einfluss durch die Schichten zustande kommt. Indirekt wirkt sich das Verwenden einer solchen APCVD-Glasschicht aus, da zum einen ein anderer Emitter gebildet werden kann und zum anderen ein anderes Schichtsystemgeätzt werden muss. Während dies für die dotierstoffhaltigen Gläser ein Vorteil ist, da sie eine niedrige Glasübergangstemperatur besitzen, lässt sich APCVD-AlOx schwerer ätzen als eine einzelne SiNy-Schicht. Ein direkter Einfluss der Glasschicht wird darin erreicht, dass die Elemente der APCVD-Schicht die Anteile in der Glasmatrix verändern können. Es wurde gezeigt, dass sowohl B als auch P den Ätzprozess der Oxide verändern und es bereits bei niedrigeren maximalen Feuertemperaturen zu einer vermehrten Verbindung von Ag und Si in Form von Kristalliten kommt. An Schichtsystemen mit PSG ist außerdem zu beobachten, dass die Glasbildung für erhöhte Temperaturen stärker abläuft als für Proben ohne PSG. Für einen bestimmten P-Gehalt konnte eine Art Doppelminimum des Kontaktwiderstands für verschiedene Peakfeuertemperaturen beobachtet werden, was durch die Glasbildung erklärt werden konnte, die ein Minimum für eine bestimmte Temperatur ausbildet. Auf n-PERT-Solarzellen konnte bestätigt werden, dass die experimentelle Paste einen vergleichbaren Wirkungsgrad erzielen kann. Festgestellt werden musste jedoch, dass mit einer Paste, die die Glasschichten ätzt, für die Zelle kein ausreichend guter Kontakt durch die APCVD-AlOx-Schicht hergestellt werden konnte. Zuletzt wurde die Langzeitstabilität an Proben, die mit den untersuchten APCVD-Schichten passiviert sind, betrachtet. Dabei konnte festgestellt werden, dass sowohl BSG- und PSG-Schichten als auch APCVD-AlOx-Schichten als Wasserstoffbarriere wirken. Proben, die mit einem Schichtsystem aus einer dieser APCVD-Schichten und SiNy:H passiviert wurden, zeigten ein geringeres Ausmaß der volumenbezogenen Degradation. Für Schichtsysteme mit PSG konnte außerdem eine oberflächenbezogene Degradation beobachtet werden. Dabei trat die maximale Degradation verzögert gegenüber den Proben auf, die mit SiNy:H passiviert wurden. Die AlOx/SiNy:H-Schichtsysteme zeigten eine zweite Degradation, für die nicht abschließend geklärt werden konnte, welcher Effekt dahinter steht. Während die injektionsaufgelösten Lebensdauern eine volumenbezogene Degradation nahelegen, konnte dennoch eine Degradation der Oberfläche anhand der Änderung der Sättigungsstromdichte festgestellt werden. Untersuchungen zur Veränderung der Ladung während dieser zweiten Degradation zeigen eine starke Verringerung der negativen Ladungen in den Schichtsystemen. Dies deutet auf eine Beteiligung der Ladungen am Mechanismus der oberflächenbezogenen Degradation hin. Auch konnte die Langzeitstabilität der n-PERT Zelle untersucht werden. Es konnte ein anfänglicher starker Anstieg beobachtet werden, der sehr wahrscheinlich auf eine Regeneration des n-Typ Volumens zurückzuführen ist. Es folgt eine oberflächenbezogene Degradation der Zelle, die sich auch im Füllfaktor äußert, da die während der Degradation inhomogener gewordene Oberflächenpassivierung zu einem verteilten Serienwiderstand führt. Zusammenfassend sind die APCVD-Schichten multifunktional einsetzbar. Vor allem ihre Eigenschaften als Passivierschicht bieten große Vorteile. So ist die PERT-Solarzelle mit APCVD-Schichten, die rückblickend gesehen vermutlich das höchste Wirkungsgradpotential hätte, auf der p+-Seite mit einem System aus APCVD-AlOx und SiNy sowie auf der n+-Seite mit einem System aus as-diffused PSG und SiNy:H passiviert, da hier die jeweils niedrigsten Sättigungsstromdichten gemessen wurden. Des Weiteren zeigten diese Schichtsysteme beide eine Barrierewirkung gegen H und konnten die volumenbezogene Degradation verringern und die oberflächenbezogene Degradation hinauszögern. Der einzige abzusehende Nachteil ist, dass für die Metallisierung der p+-Seite dann eine Kontaktöffnung der AlOx-Schicht für niedrigere Serienwiderstände notwendig wäre.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Fachgebiet (DDC)
Schlagwörter
Konferenz
Rezension
Zitieren
ISO 690
GEML, Fabian, 2024. Multifunktionale APCVD-Gläser in kristallinen Siliziumsolarzellen [Dissertation]. Konstanz: Universität KonstanzBibTex
@phdthesis{Geml2024Multi-71519, year={2024}, title={Multifunktionale APCVD-Gläser in kristallinen Siliziumsolarzellen}, author={Geml, Fabian}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }
RDF
<rdf:RDF xmlns:dcterms="http://purl.org/dc/terms/" xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/" xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:bibo="http://purl.org/ontology/bibo/" xmlns:dspace="http://digital-repositories.org/ontologies/dspace/0.1.0#" xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/" xmlns:void="http://rdfs.org/ns/void#" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#" > <rdf:Description rdf:about="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/71519"> <bibo:uri rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/handle/123456789/71519"/> <dc:contributor>Geml, Fabian</dc:contributor> <foaf:homepage rdf:resource="http://localhost:8080/"/> <dcterms:hasPart rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/71519/4/Geml_2-11vhpuaftkp764.pdf"/> <dc:date rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#dateTime">2024-12-02T10:25:30Z</dc:date> <dcterms:available rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#dateTime">2024-12-02T10:25:30Z</dcterms:available> <dspace:isPartOfCollection rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/41"/> <dcterms:isPartOf rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/server/rdf/resource/123456789/41"/> <dcterms:abstract>Die APCVD-Technologie bietet einen flexiblen und auf industrieller Ebene vorteilhaften Prozess. Durch die Beschichtung bei Atmosphärendruck fallen die bei Vakuumanlagen benötigten Ladekammern weg, sodass ein hoher Durchsatz erreicht werden kann. In dieser Arbeit wurden die verschiedenen Eigenschaften multifunktionaler Glasschichten, die mittels der APCVD-Technik hergestellt wurden, im Kontext einer kristallinen Siliziumsolarzelle untersucht. Die Ergebnisse führen zu einem besseren physikalischen Verständnis der Herstellung dieser Schichten, ihrer optischen Eigenschaften, ihrer Eigenschaften als Dotierquelle, ihrer Passiviereigenschaften, ihrer Eigenschaften bei der Unterstützung der Metall-Halbleiter-Kontaktbildung sowie ihrer Eigenschaften hinsichtlich der Verringerung und Verzögerung von Degradationsphänomenen. Zunächst wurden die für das Verständnis notwendigen Grundlagen anhand des Substrats, das in nahezu allen Fällen aus kristallinem Silizium bestand, beschrieben. Erklärt wurden die Eigenschaften des Volumens und der Oberfläche von den optischen und elektrischen Eigenschaften über die Eigenschaften der Ladungsträger bis hin zur Passivierung und ihrer Aktivierung. Auch wurde die thermische und nasschemische Prozessierung des Substrats erläutert. Dabei wurde gezeigt, dass das Temperaturbudget der APCVD-Abscheidung und der folgenden Prozessschritte die Qualität des Volumens negativ beeinflussen kann. Es konnte aber auch gezeigt werden, dass dies durch die Anwendung eines Hochtemperaturschritts weitestgehend verhindert werden kann. Außerdem führte vor allem die PSG-Schicht zu einer Verbesserung der Volumenqualität durch den Gettereffekt. Ausgehend von der Beschreibung des Substrats wurden die mittels APCVD darauf aufgebrachten dotierstoffhaltigen und dotierstofffreien Glasschichten in unterschiedlichen Experimenten untersucht. Es konnte gezeigt werden, wie die eingestellten Parameter den reaktiven Gasfluss verändern und wie davon abhängig eine Schicht entsteht. Dabei konnten nicht nur mittels GD-OES-Tiefenprofilen Unterschiede in den Schichtzusammensetzungen gezeigt werden, sondern mittels ICP-OES auch ein linearer Zusammenhang zwischen dem Anteil des dotierstoffhaltigen Gasflusses am reaktiven Gesamtgasfluss und der im Glas eingebauten Atomdichte des Dotierstoffs. Während anhand von Experimenten mit variierter Ätzlösung zum Texturieren gezeigt werden konnte, dass bereits ein Unterschied in der Konzentration des Alkoholzusatzes zu einer veränderten Oberfläche und damit Reflexion führt, konnte anhand der bestimmten optischen Parameter der APCVD-Gläser über die Transfermatrixmethode berechnet werden, wie ein Schichtstapel zur Minimierung der Reflexion angeordnet sein sollte. Mit PSG und BSG als Dotierstoffquelle lassen sich Oberflächenkonzentration und Emitterschichtwiderstand sehr flexibel wählen. Vor allem für die Co-Diffusion ist das ein großer Vorteil, da beide Dotierstoffe so gleichzeitig bei einer Temperatur beispielsweise auf Vorder- und Rückseite eindiffundieren können. Die Kombination einer PSG-Schicht in einer Co-Diffusion unter BBr3-Fluss ergab, dass sich B in PSG mit einem höheren P-Gehalt eine höhere Löslichkeit und eine höhere Diffusivität besitzt. Dadurch diffundiert mehr parasitärer B in den P-Emitter. Experimente zum Passiviermechanismus der dotierstoffhaltigen Glasschichten haben gezeigt, dass sich in PSG-Schichten mit steigendem P-Gehalt und steigender ausgesetzter Temperatur im Ausheilschritt zunehmend positive Ladungen ausbilden. Für BSG-Schichten hingegen bilden sich mit zunehmendem B-Gehalt nur für Schichten ohne Hochtemperaturschritt positive Ladungen aus. Wird die Schicht einer hohen Temperatur ausgesetzt, bilden sich mit steigendem B-Gehalt (netto) negative Ladungen aus. Dies ist insbesondere für die Anwendung in Solarzellen von Vorteil, da die PSG-Schicht mit positiven Ladungen einen n<sup>+</sup>-Bereich und die BSG-Schicht mit negativen Ladungen einen p<sup>+</sup>-Bereich hinsichtlich des Feldeffekts in Akkumulation passiviert. Beachtet werden muss dabei aber, dass ausreichend B im BSG vorhanden ist, um nicht in Verarmung zu kommen. In Passivierschichtsystemen zeigt die Kombination aus PSG und SiN<sub>y</sub>:H bei zunehmendem P-Gehalt in der PSG-Schicht eine Abnahme der chemischen Passivierung bei zunehmender Feldeffektpassivierung. Dies hat zur Folge, dass diese Schichtsysteme für einen großen Anwendungsbereich von P-Gehältern eine bessere Passivierwirkung erreichen als eine einzelne SiN<sub>y</sub>:H-Schicht. Für Schichtsysteme aus APCVD-AlO<sub>x</sub> und SiN<sub>y</sub>:H konnte gezeigt werden, dass umso weniger Wasserstoff an der Grenzfläche vorliegt, je heißer die AlO<sub>x</sub>-Schicht aufgebracht wurde. Dadurch nimmt die chemische Passivierung mit zunehmender Abscheidetemperatur ab. Gleichzeitig konnte sich bei Stabilitätstests im Feuerprozess ebenfalls die kälter abgeschiedene AlO<sub>x</sub>-Schicht in Schichtsystemen zusammen mit SiN<sub>y</sub>:H empfehlen, da im Vergleich zu gleich dicken AlO<sub>x</sub>-Schichten aus ALD und heißer abgeschiedenen APCVD-Schichten weder eine Pin-hole-Bildung noch Blistern auftritt. Hinsichtlich der Stabilität während des Feuerprozesses traten die besten Passivierwerte vor allem für Systeme aus BSG und SiN<sub>y</sub>:H für höhere Peaktemperaturen, für Systeme mit APCVD-AlO<sub>x</sub> und SiN<sub>y</sub>:H eher bei niedrigeren auf. In einem weiteren Experiment konnte gezeigt werden, dass die dotierstoffhaltigen Glasschichten hygroskopisch sind und durch Wasserablagerung und -eindiffusion beeinflusst werden, wenn sie atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt sind. Im Gegensatz zu PSG-Schichten scheinen das Wasser beziehungsweise die O- und H-Atome in BSG-Schichten nicht zu verbleiben, sondern entziehen der Schicht vielmehr die B-Atome. Dieser Effekt scheint noch stärker aufzutreten, wenn ursprünglich mehr B im Glas vorhanden ist. Gezeigt werden kann, dass dies auch einen Einfluss auf die Prozessierung von Solarzellen hat, da die Emitterbildung durch einen geringeren B-Gehalt in der Schicht immer stärker durch die Endlichkeit der Dotierstoffquelle limitiert wird. Mit dem Ziel eine Solarzelle unter Verwendung der APCVD-Schichten herzustellen wurden Experimente zur Metallisierung solcher Schichten durchgeführt. Dabei wurde eine Pb-freie Ag-Paste, die vom Projektpartner flexibel gemischt werden konnte, eingesetzt. So konnte zunächst gezeigt werden, wie sich aus kristallinen Metalloxiden unter anderem die Elemente Te und Bi bilden und sich während des Ätzprozesses der Passivierschichten und der Kontaktbildung bewegen. Te verbindet sich dabei mit Ag zu Ag<sub>2</sub>Te und liegt in dieser Form als Präzipitat in der Glasschicht vor. So konnte ein Beitrag zum Kontaktmodell geliefert werden, der das Modell um die Pb-freie Zusammensetzung und Substitution durch TeO<sub>2</sub> und Bi<sub>2</sub>O<sub>3</sub> erweitert. Anhand der spezifischen Kontaktwiderstände auf Teststrukturen wurde demonstriert, dass die experimentelle Paste einer kommerziellen in der Qualität des Kontakts nicht nachsteht. Dies wurde auf Emittern gezeigt, die während eines BBr<sub>3</sub>- beziehungsweise POCl3-Diffusionsschritts, aber auch aus BSG- und PSG-Schichten gebildet wurden. Hinsichtlich der dotierstoffhaltigen Glasschichten wurde der Einfluss auf die Kontaktbildung untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass sowohl ein indirekter als auch ein direkter Einfluss durch die Schichten zustande kommt. Indirekt wirkt sich das Verwenden einer solchen APCVD-Glasschicht aus, da zum einen ein anderer Emitter gebildet werden kann und zum anderen ein anderes Schichtsystemgeätzt werden muss. Während dies für die dotierstoffhaltigen Gläser ein Vorteil ist, da sie eine niedrige Glasübergangstemperatur besitzen, lässt sich APCVD-AlO<sub>x</sub> schwerer ätzen als eine einzelne SiN<sub>y</sub>-Schicht. Ein direkter Einfluss der Glasschicht wird darin erreicht, dass die Elemente der APCVD-Schicht die Anteile in der Glasmatrix verändern können. Es wurde gezeigt, dass sowohl B als auch P den Ätzprozess der Oxide verändern und es bereits bei niedrigeren maximalen Feuertemperaturen zu einer vermehrten Verbindung von Ag und Si in Form von Kristalliten kommt. An Schichtsystemen mit PSG ist außerdem zu beobachten, dass die Glasbildung für erhöhte Temperaturen stärker abläuft als für Proben ohne PSG. Für einen bestimmten P-Gehalt konnte eine Art Doppelminimum des Kontaktwiderstands für verschiedene Peakfeuertemperaturen beobachtet werden, was durch die Glasbildung erklärt werden konnte, die ein Minimum für eine bestimmte Temperatur ausbildet. Auf n-PERT-Solarzellen konnte bestätigt werden, dass die experimentelle Paste einen vergleichbaren Wirkungsgrad erzielen kann. Festgestellt werden musste jedoch, dass mit einer Paste, die die Glasschichten ätzt, für die Zelle kein ausreichend guter Kontakt durch die APCVD-AlO<sub>x</sub>-Schicht hergestellt werden konnte. Zuletzt wurde die Langzeitstabilität an Proben, die mit den untersuchten APCVD-Schichten passiviert sind, betrachtet. Dabei konnte festgestellt werden, dass sowohl BSG- und PSG-Schichten als auch APCVD-AlO<sub>x</sub>-Schichten als Wasserstoffbarriere wirken. Proben, die mit einem Schichtsystem aus einer dieser APCVD-Schichten und SiN<sub>y</sub>:H passiviert wurden, zeigten ein geringeres Ausmaß der volumenbezogenen Degradation. Für Schichtsysteme mit PSG konnte außerdem eine oberflächenbezogene Degradation beobachtet werden. Dabei trat die maximale Degradation verzögert gegenüber den Proben auf, die mit SiN<sub>y</sub>:H passiviert wurden. Die AlO<sub>x</sub>/SiN<sub>y</sub>:H-Schichtsysteme zeigten eine zweite Degradation, für die nicht abschließend geklärt werden konnte, welcher Effekt dahinter steht. Während die injektionsaufgelösten Lebensdauern eine volumenbezogene Degradation nahelegen, konnte dennoch eine Degradation der Oberfläche anhand der Änderung der Sättigungsstromdichte festgestellt werden. Untersuchungen zur Veränderung der Ladung während dieser zweiten Degradation zeigen eine starke Verringerung der negativen Ladungen in den Schichtsystemen. Dies deutet auf eine Beteiligung der Ladungen am Mechanismus der oberflächenbezogenen Degradation hin. Auch konnte die Langzeitstabilität der n-PERT Zelle untersucht werden. Es konnte ein anfänglicher starker Anstieg beobachtet werden, der sehr wahrscheinlich auf eine Regeneration des n-Typ Volumens zurückzuführen ist. Es folgt eine oberflächenbezogene Degradation der Zelle, die sich auch im Füllfaktor äußert, da die während der Degradation inhomogener gewordene Oberflächenpassivierung zu einem verteilten Serienwiderstand führt. Zusammenfassend sind die APCVD-Schichten multifunktional einsetzbar. Vor allem ihre Eigenschaften als Passivierschicht bieten große Vorteile. So ist die PERT-Solarzelle mit APCVD-Schichten, die rückblickend gesehen vermutlich das höchste Wirkungsgradpotential hätte, auf der p+-Seite mit einem System aus APCVD-AlO<sub>x</sub> und SiN<sub>y</sub> sowie auf der n<sup>+</sup>-Seite mit einem System aus as-diffused PSG und SiN<sub>y</sub>:H passiviert, da hier die jeweils niedrigsten Sättigungsstromdichten gemessen wurden. Des Weiteren zeigten diese Schichtsysteme beide eine Barrierewirkung gegen H und konnten die volumenbezogene Degradation verringern und die oberflächenbezogene Degradation hinauszögern. Der einzige abzusehende Nachteil ist, dass für die Metallisierung der p<sup>+</sup>-Seite dann eine Kontaktöffnung der AlO<sub>x</sub>-Schicht für niedrigere Serienwiderstände notwendig wäre.</dcterms:abstract> <dspace:hasBitstream rdf:resource="https://kops.uni-konstanz.de/bitstream/123456789/71519/4/Geml_2-11vhpuaftkp764.pdf"/> <dcterms:title>Multifunktionale APCVD-Gläser in kristallinen Siliziumsolarzellen</dcterms:title> <dc:rights>Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International</dc:rights> <dc:creator>Geml, Fabian</dc:creator> <dcterms:rights rdf:resource="http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/"/> <void:sparqlEndpoint rdf:resource="http://localhost/fuseki/dspace/sparql"/> <dcterms:issued>2024</dcterms:issued> <dc:language>deu</dc:language> </rdf:Description> </rdf:RDF>