Details

Autor(en) / Beteiligte

• Uebel, David

Titel

Silicon Grown from Silicon-Rich Tin Solution - From Crystallization of the Seed Layer to Prototype Solar Cells

Ort / Verlag

ProQuest Dissertations & Theses

Erscheinungsjahr

2023

Quelle

ProQuest Dissertations & Theses A&I

Beschreibungen/Notizen

• Im Rahmen dieser Arbeit werden zentrale Fortschritte bei der Abscheidungsmethode der Steady State Flüssigphasenepitaxie (SSLPE) vorgestellt. SSLPE ermöglicht die kontinuierliche Abscheidung von dünnen kristallinen Siliziumschichten aus einer Zinn-Lösung (Sn), die mit Silizium (Si) übersättigt ist. Als Variante der Flüssigphasenepitaxie (LPE) wird eine hohe kristalline Qualität erreicht, mit dem herausragenden Vorteil, dass das Wachstum auf Saatschichten aus amorphen Silizium möglich ist, die auf Glas abgeschieden wurden. Mittels SSLPE können auch große Flächen von mehreren Quadratmetern beschichtet werden. Bei der Verwendung als Absorber in Solarzellen könnte dies zu erheblichen Einsparungen bei den Rohstoffen und beim Energieverbrauch während der Produktion führen. Bei der Verarbeitung ist das Verhalten des amorphen Siliziums von großer Bedeutung, wobei die selbstpassivierende Eigenschaft des amorphen Siliziums durch Bildung einer stabilen Siliziumoxidschicht eines der Hauptprobleme des Wachstumsprozesses darstellt. Diese Arbeit vergleicht verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung des Siliziumoxids in Theorie und Experiment und bietet erstmals eine umfassend anwendbare Lösung. Eine eingehende Untersuchung der Saatschicht während des Wachstums zeigt, dass das amorphe Silizium gleichzeitig mit dem eigentlichen SSLPE-Schichtwachstum kristallisiert. Folglich interagieren das kristallisierende Keimsubstrat und die wachsende SSLPE-Schicht während des Wachstums und bestimmen so die Morphologie der endgültigen Schicht. Darüber hinaus wurde das Wachstum auf monokristallinen Substraten durchgeführt, um elektronische Messungen an den resultierenden monokristallinen SSLPE-Schichten vorzunehmen. Die Analyse der Daten aus der Deep-Level-Transient-Spektroskopie (DLTS) zeigte, dass die Deep-Level-Defekte von Kristallfehlern im SSLPE-Silizium herrühren. Diese Defekte entsprechen Gitterfehlern, die seltene Kombinationen verschiedener Ladungszustände aufweisen, die sonst nur nach einer Wärmebehandlung zu beobachten sind. Mit diesen neuen Ergebnissen konnten zum ersten Mal funktionierende Solarzellen aus SSLPE-Material hergestellt werden.