Poly-Si films on ZnO:Al coated glass prepared by the aliminium-induced layer exchange process

Die Herstellung von polykristallinen Silizium-Schichten (poly-Si) auf mit transparenten, leitfähigen Oxiden (TCO – transparent conductive oxide) beschichteten Glassubstraten eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Solarzellen. Diese Arbeit behandelt das Wachstum von poly-Si mit großen Kristalliten auf Al-dotiertem ZnO (ZnO:Al). Als fundamentaler Ausgangspunkt war es notwendig, temperaturstabile ZnO:Al-Schichten zu entwickeln und darauf erfolgreich poly-Si Schichten zu realisieren. Die drei Schwerpunkte der Arbeit waren: Erstens, die Untersuchung der Temperaturstabilität von ZnO unter einer Silizium-Deckschicht, zweitens die Entwicklung von poly-Si Saatschichten auf ZnO und Glas mittels des Aluminium-induzierten Schichtaustauschsverfahren (ALILE) und drittens, die Herstellung von poly-Si Solarzellen auf ZnO:Al beschichteten Glassubstraten. ZnO:Al-Schichten ohne Si-Deckschicht zeigten unter Temperaturbehandlung einen starken Anstieg des elektrische Widerstands. Die Si-Deckschicht führte dazu, dass die in dieser Arbeit verwendeten ZnO-Schichten nicht nur ihre elektrische Leitfähigkeit behielten sondern sogar bessere elektrische Eigenschaften nach der Temperaturbehandlung zeigten. Desweiteren wurde die Kinetik der Si-Kristallisation für den ALILE-Prozess auf ZnO:Al und Glas verglichen. Dabei zeigte sich, dass sowohl die Aktivierungsenergie für die Nukleation als auch das Kristallwachstum auf beiden Substraten vergleichbar war, allerdings die Kristallbildung auf ZnO wesentlich schneller vonstatten ging. Die strukturellen Eigenschaften der poly-Si Schichten wurden mit Ramanspektroskopie, EBSD (Electron-Backscatter-Diffraction) und Röntgenbeugungsanalyse (XRD) Messungen untersucht. Eine bevorzugte (100) Orientierung der Kristalle wurde sowohl auf Glas als auch auf ZnO mit einem Anteil von 60 % gefunden. Dieser Anteil war unabhängig von den Heiztemperaturen. Tendenziell war die Korngröße auf ZnO etwas kleiner als auf Glas. Secco-Ätzexperimente zeigten keine Beeinflussung der Defektdichte der epitaktisch verdickten poly Si-Schichten durch die Einführung der ZnO-Schicht. Insgesamt gelang es poly-Si Schichten auf ZnO:Al mit dem ALILE-Verfahren und nachfolgender epitaktischer Verdickung herzustellen und erfolgreich in Solarzellen einzusetzen. Diese zeigten eine Lehrlaufspannung von 389 mV und einen Wirkungsgrad von 2 %.

Author dc:creator

• Lee, Kyu Youl

Advisor dc:contributor.advisor

• Rech, Bernd

Licence dc:rights.uri

• http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/

Language dc:language.iso

en, English

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus-28907
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-2676

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/2973