Lokale Aluminiumkontaktbildung bei Siliziumsolarzellen

Horbelt, Renate

Passivated Emitter and Rear Contact (PERC) Solarzellen zeigen einen hohen Wirkungsgrad von gegenwärtig bis zu 21,7%. Eine wichtige Voraussetzung hierfür ist eine optimale Ausbildung der lokalen A- Rückseitenkontakte. Unter bestimmten Bedingungen können statt eines mit Eutektikum gefüllten Kontaktes Hohlstellen (Voids) entstehen. Bei einer genauen Betrachtung der bisher üblichen Erklärung für die Entstehung von Voids wurde gezeigt, dass der Kirkendall-Effekt für die Kontaktbildung bei Solarzellen keine Gültigkeit besitzt. Mit Hilfe der energiedispersiven Röntgenspektroskopie konnte die chemische Zusammensetzung des im Kontaktes verbliebenen Eutektikums analysiert und zudem die Si-Ausdiffusion in die Paste vermessen werden. Anhand der Messergebnisse war eine eindeutige Zuordnung zur entstandenen Kontaktstruktur möglich, welche in ein modifiziertes Modell zur lokalen Kontaktbildung einfloss. Weiterhin wurde die Entstehung von Voids auf einen Volumeneffekt zurückgeführt, der mit der Dichteänderung bei unterschiedlichen Temperaturen korreliert. PERC Solarzellen wurden so prozessiert, dass beim Feuerschritt ein Temperaturgradient innerhalb der Solarzelle vorlag. Die daraus resultierenden Effekte (z. B. Ausbildung von Voids sowie des lokalen Back Surface Fieldes (LBSF)) wurden mit Hilfe von Lumineszenzmessungen und Scanning Acoustic Microscopy (SAM) Messungen untersucht. Weiterhin wurde anhand von REM Aufnahmen gezeigt, dass sich ein Teil des LBSF immer unter der dielektrischen Passivierschicht befindet. Im Falles eines Voids kann dies zu einer elektrischen Isolierung des Kontaktes führen, was mit Hilfe von Lumineszenzmessungen und SAM Messungen nachgewiesen wurde. Der aus den Lumineszenzmessungen ermittelte Serienwiderstand korreliert mit dem Füllgrad des Kontaktes mit Eutektikum. Hochauflösende Light Beam Induced Current Messungen ermöglichten die interne Quanteneffizienz (IQE) direkt im lokalen Kontakt zu ermitteln. Daraus wurde eine direkte Abhängigkeit der IQE von der Dicke des LBSF abgeleitet. Die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit (ORG) in Voids wurde mit Hilfe von 2D Simulationen bestimmt. Diese ergaben eine nicht konstante ORG innerhalb eines Kontaktes, was auf einen lasergeschädigten Bereich am Kontaktrand zurückgeführt wurde.

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Horbelt, Renate: Lokale Aluminiumkontaktbildung bei Siliziumsolarzellen. Hagen 2015. FernUniversität in Hagen.

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