Trockentechnologien zur Herstellung von kristallinen Siliziumsolarzellen

Ausgehend vom Stand der Technik wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals die Eignung von dynamischen Plasmaätztechnologien für die industrielle Fertigung von kristallinen Siliziumsolarzellen untersucht. <br>Die Vorgehensweise bei der Evaluierung der Technologie umfasste im wesentlichen drei Schritte: Die Charakterisierung des Ätzverhaltens einer neuartigen dynamischen Durchlaufätzanlage, die Entwickung und Analyse von geeigneten Prozessen für die Solarzellenherstellung sowie begleitend die Evaluierung der ökologischen und ökonomischen Auswirkungen einer solchen Herstellungsweise im Vergleich zum heutigen Stand der Technik. <br> <br>Die Charakterisierung des Ätzverhaltens wurde für zwei durch ihre Anregungsfrequenz verschiedene Plasmaquellen, eine Mikrowellen-Linear- sowie eine Niederfrequenz-Linearquelle, durchgeführt. Wesentliche Parameter waren die bei der jeweiligen Quelle zur Verfügung stehende Ionenenergie sowie die Homogenität der Plasmaausbildung über die Quellenbreite. <br>Besonderes Augenmerk wurde auf die Maximierung der dynamischen Ätzrate gelegt, da diese im wesentlichen für eine zukünftige Produktionsanlage die Anlagengrösse und damit den Materialdurchsatz pro Stunde bestimmt. Es konnten signifikante, die Ätzrate beeinflussende Faktoren, wie etwa das Material und die Beschaffenheit des Transportcarriers, die Siliziumbeladung des Carriers oder aber auch die Prozesstemperatur, gefunden werden. Somit konnte die Eignung der Plasmaätztechnologie für die Gewährleistung eines Durchsatz von mindestens 1000 Wafern/h und die damit minimal zu erreichenden dynamischen Ätzraten für die entsprechenden Ätzprozesse abgeschätzt werden. <br> <br>Die Entwicklung verschiedener Ätzprozesse wurde auf eine vollständig trockene Solarzellenherstellung im Durchlaufbetrieb ausgerichtet (siehe Abbildung 8.1), d.h. die einzelnen Ätzprozesse mussten neben den hohen Anforderungen bezüglich der Produktivität auch eine ausreichende Reproduzierbarkeit garantieren. Ein Konzept für eine innovative Plasma-basierende Durchlaufprozessierung wurde vorgestellt, bei der mehrere Ätz- bzw. Beschichtungsprozesse in sogenannten Anlagenclustern zusammengefasst werden konnten. Dies vereinfacht zum einen die Waferhandhabung erheblich, zum anderen wird durch die Kombination der Prozesse ein deutliches Kosteneinsparpotential erreicht. <br> <br>Für multikristalline Siliziumsolarzellen ergab sich mit diesem Konzept bei gleich angenommenen Wirkungsgrad eine Reduzierung der Herstellungskosten gegenüber der herkömmlichen nasschemischen Prozessierung um 5 %. Werden zusätzliche Vorteile der Plasmaverfahren bei multikristallinem Silizium, wie etwa die Möglichkeit einer effektiven Texturierung der Oberfläche und damit verbunden eine signifikante Wirkungsgradsteigerung erreicht, kann trotz der aufwändigeren Vakuumtechnik eine weitere Reduzierung der Herstellungskosten erreicht werden.

Author dc:creator

• Rentsch, Jochen

Contributors dc:contributor

• Rühe, Jürgen

• kristallines Silizium
• Texturierung
• selektives Plasmaätzen
• Plasma
• etching
• solar cells

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