Plasmatechnologie für die Photovoltaik: Grundlagen und Anwendung plasmaunterstützter Prozessierung und Passivierung von Silizium-Solarzellen
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Konstanz
Hartung-Gorre
1999
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INHALT
INHALT 3
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 6
VERWENDETE ABKUERZUNGEN 9
1 EINLEITUNG 11
2 GRUNDLAGEN, REALISIERUNG UND TECHNISCHE NUTZUNG VON
NIEDERTEMPERATUR-PLASMENL5
2.1 DAS PLASMA 15
2.2 REAKTIONEN IM PLASMA 16
2.3 WECHSELWIRKUNGEN DES PLASMAS MIT SEINER UMGEBUNG 21
2.3.1 ENERGIETRANSFER IM PLASMA 21
2.3.2 CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE WECHSELWIRKUNGEN 22
2.3.3 PLASMAUNTERSTUETZTES AETZEN 24
2.3.4 PLASMAUNTERSTUETZTES ABSCHEIDEN 26
2.4 WECHSELSPANNUNGSPLASMEN 27
2.4.1 REALISIERUNG VON PLASMEN 27
2.4.2 DERDC-BIAS 29
2.4.3 REAKTORTYPEN UND VERFAHREN 32
3 PLASMAINDUZIERTE SCHAEDIGUNG VON SILIZIUM 39
3.1 UEBERSICHT 40
3.1.1 KONTAMINATIONEN 40
3.1.2 STRAHLENSCHAEDEN 41
3.1.3 CHARGE-UP DAMAGE 41
3.1.4 PARAMETERABHAENGIGKEIT DER SCHAEDIGUNG 42
3.2 MODELL DER SCHAEDIGUNG 44
3.3 SCHAEDIGUNG DER OBERFLAECHE 46
3.3.1 OBERFLAECHENRUECKSTAENDE 46
3.3.2 OBERFLAECHENRAUHIGKEIT 48
3.4 PROFILIERUNG DER SCHAEDIGUNG IM VOLUMEN 50
3.4.1 RUTHERFORD-RUECKSTREUUNGS-SPEKTROSKOPIERBS 50
3.4.2 SEKUNDAERIONEN-MASSENSPEKTROSKOPIE SIMS 50
3.4.3 INTERPRETATION DER KONTAMINATIONSPROFILE 54
3.4.4 NUKLEARREAKTIONSANALYSE NRA 57
3.4.5 POSITRONENANNIHILATIONSSPEKTROSKOPIE PAS 60
3.4.6 SUKZESSIVER ABTRAG DER SCHAEDIGUNG 63
IMAGE 2
INHALT
3.4.7 WASSERSTOFF 65
3.5 EINFLUSS DER SCHAEDIGUNGEN AUF DIE ELEKTRONISCHE MATERIALQUALITAET 67
3.5.1 SPEKTROSKOPIE TIEFER STOERSTELLEN (DLTS) 67
3.5.2 AUSHEILCHARAKTERISTIK PLASMAINDUZIERTER SCHAEDIGUNG 72
3.5.3 ABSCHAETZUNG DER LEBENSDAUER IN GESCHAEDIGTEM SILIZIUM 73
3.6 VERMEIDUNGSSTRATEGIEN 75
3.7 NUTZUNG PLASMAINDUZIERTER SCHAEDIGUNG 77
4 EINSATZ VON PLASMAVERFAHREN IN DER SOLARZELLEN-TECHNOLOGIE 79
4.1 SCHAEDIGUNGSARMES PROZESSIEREN VON SOLARZELLEN 80
4.1.1 ENTWICKLUNG VON PLASMAVERFAHREN FUER DIE PHOTOVOLTAIK 80
4.1.2 TROCKENE REINIGUNG 81
4.1.3 TROCKENES ENTFERNEN VON PHOSPHORGLAS 84
4.1.4 ISOLATION DER SOLARZELLEN 87
4.1.5 DER TROCKENE SOLARZELLENPROZESS 87
4.2 TROCKENE PROZESSIERUNG VON C-SI DUENNSCHICHTSOLARZELLEN 89
4.2.1 SOLARZELLEN AUF LEITFAEHIGEM SUBSTRAT 89
4.2.2 SOLARZELLEN AUF ISOLIERENDEM SUBSTRAT 91
4.2.3 CHARAKTERISIERUNG DER TROCKEN PROZESSIERTEN DUENNSCHICHTSOLARZELLEN
95
4.3 SPEZIELLE ANWENDUNGEN VON PLASMAUNTERSTUETZTEM AETZEN 97
4.3.1 SELEKTIVES RUECKAETZEN DES EMITTERS 97
4.3.2 OBERFLAECHENTEXTURIERUNG 99
4.3.3 STRUKTUREN FUER NEUE SOLARZELLEN-KONZEPTE 102
5 PLASMAUNTERSTUETZTE PASSIVIERUNG VON SILIZIUM-SOLARZELLEN 109
5.1 OBERFLAECHENPASSIVIERUNG DURCH PECVD-SIN 110
5.2 VOLUMENPASSIVIERUNG DURCH WASSERSTOFF. 112
5.2.1 WASSERSTOFF IN SILIZIUM 113
5.2.2 PASSIVIERUNG TIEFER STOERSTELLEN 113
5.2.3 PASSIVIERUNG FLACHER STOERSTELLEN 116
5.2.4 WASSERSTOFF AN KORNGRENZEN 120
5.2.5 DIFFUSION VON WASSERSTOFF IN SILIZIUM 120
5.3 VERFAHREN ZUR WASSERSTOFFPASSIVIERUNG 123
5.3.1 DIFFUSION AUS SIN:H 123
5.3.2 WASSERSTOFF-IONENIMPLANTATION (HIT) 124
5.3.3 REMOTE PLASMA HYDROGEN PASSIVATION RPHP 124
5.3.4 TEMPERN IN FORMIERGAS (FGA) 125
5.3.5 VERGLEICH DER METHODEN 126
5.4 EINFLUSS DER WASSERSTOFFPASSIVIERUNG AUF SOLARZELLEN 128
5.4.1 UNTERSCHIEDE DER METHODEN 128
IMAGE 3
5.4.2 AENDERUNG DER DIFFUSIONSLAENGENVERTEILUNG 130
5.4.3 EINFLUSS AUF DIE KORNGRENZEN 132
5.4.4 EINFLUSS AUF DIE KONTAKTIERUNG 135
5.4.5 DER OPTIMALE PROZESS 136
5.5 PASSIVIERUNG VERSCHIEDENER MC-SI MATERIALIEN UND QUALITAETEN 138
5.5.1 VERBESSERUNG VERSCHIEDENER MATERIALIEN 138
5.5.2 VERBESSERUNG EINES MATERIALS UNTERSCHIEDLICHER QUALITAET 139
5.5.3 HOCHEFFIZIENTE SOLARZELLEN AUS PASSIVIERTEM MC-SI 141
6 ZUSAMMENFASSUNG 143
ANHANG A MATERIALPARAMETER 147
A.L PHYSIKALISCHE KONSTANTEN UND MATERIALKONSTANTEN VON SILIZIUM 147
A.2 ANGABEN ZUM VERWENDETEN MATERIAL 148
ANHANG B VERWENDETE PRAEPARATIONS- UND MESSMETHODEN 149
B.L RUTHERFORD-RUECKSTREUUNGS-SPEKTROSKOPIERBS 149
B.2 NUKLEARREAKTIONSANALYSE NRA 149
B.3 POSITRONENANHILISATIONSSPEKTROSKOPIEPAS 151
B.4 ANODISCHE OXIDATION 153
B.5 MIKROWELLEN-DETEKTIERTES ABKLINGEN DER PHOTOLEITFAEHIGKEIT MW-PCD 154
B.6 DEEP-LEVEL TRANSIENT SPECTROSCOPY DLTS 155
B.7 SPEKTRAL AUFGELOESTE KURZSCHLUSSSTROMTOPOGRAPHIE SR-LB1C 158
LITERATUR 163
VERZEICHNIS DER ZITIERTEN LITERATUR 163
PUBLIKATIONEN 176
VORTRAEGE 177
PATENTE 177
LEBENSLAUF 179
DANKSAGUNG 181
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