Verbesserung des Back-Surface-Fields in poly-kristallinen Silizium-Solarzellen

Abstract

Die Erforschung der physikalischen Vorgänge in verschiedenen Fällen der Veränderung der Solarzellen ist Kern dieser Arbeit. Darüber hinaus wurde der Versuch unternommen, durch Veränderung der Solarzelle den Nachweis eines erhöhten Wirkungsgrades zu erbringen. Es wurde im Rahmen eines existierenden Herstellungsverfahrens von polykristallinen Silizium-Solarzellen der Isolationsschritt mittels Lasergraben-Isolation ersetzt durch einen Ätzschritt auf der Rückseite.<br />Die verwendete Säuremischung ist ein Gemisch aus Salpetersäure und Flusssäure. Bei diesem Schritt wird das Back-Surface-Field verändert.<br />Die Phosphorschicht wird entfernt und damit auch die darin enthaltenen Fremdatome, die durch den davor liegenden Herstellungsprozess vermehrt in die Phosphorschicht diffundieren.<br />Die in dieser Arbeit vorgeschlagene Methode der Isolation mittels Säure-Ätzens der Rückseite (und möglicherweise der Kanten), bringt neben dem Größengewinn der zur Leistung beitragenden Emitterschicht auf der Zellenvorderseite, und damit einen Leistungsgewinn, im Vergleich zum Laserkantenisolieren, auch das Potential, die Leistung der Zelle aufgrund folgender Punkte zu verbessern: Wird zur Isolation die Rückseite der Zelle geätzt, so verändert sich das Back-Surface-Field auf der Rückseite:<br />Die in die n-Dotierung vermehrt eindiffundierten Fremdatome können entfernt werden, was eine verminderte Rekombination in dieser Zone zur Folge hat. Beim Eindiffundieren des Metalls auf der Rückseite entsteht eine n-p-p+-Aufbau der Solarzelle, wodurch in der Übergangszone p-p+ ein Gegenfeld entsteht, das die Elektronen zurückreflektiert und sie somit nicht an den Oberflächentraps der Rückseite rekombinieren. Weiters kann die Oberfläche der Rückseite geglättet werden, wodurch mehr Photonen dort in die Zelle zurückreflektiert werden und die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren erhöht wird. Da die Tendenz zu immer dünneren Zellen geht, gewinnt die Rückseite an Bedeutung.<br />

A rear side etching Technology of polycrystalline silicon cells was designed as a part of this work. The etch step was done by chemical wet etching. This etching method is not only an alternative insulation technique but also good for higher efficiency. An improved Back-Surface-Field is a key technology for high efficiency solar cells.