Einfluss struktureller Defekte auf die elektrischen Eigenschaften multikristalliner Silizium-Solarzellen:
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Halle (Saale)
Fraunhofer CSP
2013
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
2 PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN 4
2.1 DAS SILIZIUMMATERIAL 4
2.1.1 HERSTELLUNG VON SILIZIUM FUER DIE PHOTOVOLTAIK 4
2.1.2 DER MULTIKRISTALLINE SILIZIUMWAFER 6
2.2 DIE SILIZIUM-SOLARZELLE 7
2.2.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE 7
2.2.2 DIE OBERFLAECHE DER SOLARZELLE 9
2.3 GENERATION VON LADUNGSTRAEGERN 10
2.4 REKOMBINATIONSPROZESSE 11
2.4.1 REKOMBINATION ZWISCHEN LEITUNGS- UND VALENZBAND 11
2.4.2 SHOCKLEY-READ-HALL (SRH) REKOMBINATION 13
2.4.3 OBERFLAECHENREKOMBINATION 15
2.4.4 DAS REKOMBINATIONSMODELL VON KVEDER 16
2.5 DER ELEKTRISCHE DURCHBRUCH VON SOLARZELLEN 20
2.5.1 DURCHBRUCHSMECHANISMEN 20
2.5.2 DER TEMPERATURKOEFFIZIENT DER DURCHBRUCHSPANNUNG 23
2.5.3 DAS DURCHBRUCHSVERHALTEN REALER MULTIKRISTALLINER
SILIZIUM-SOLARZELLEN 24
2.6 EXPERIMENTELLE METHODEN 27
2.6.1 LUMINESZENZVERFAHREN 27
2.6.2 R.ASTERELEKTRONENMIKOSKOPIE 32
2.6.3 BESTIMMUNG DER INTERSTITIELLEN SAUERSTOFFKONZENTRATION 35
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II INHALTSVERZEICHNIS
3 VERWENDETE PROBEN UND EXPERIMENTELLE VORAUSSETZUNGEN 36
3.1 AUSWAHL LIND SORTIERUNG DER SI-MATERIALIEN 36
3.1.1 AUSWAHL UND VORCHARAKTERISIERUNG 36
3.1.2 SORTIERUNG DER WAFER 38
3.2 PROBENPRAEPARATION 39
3.2.1 PROZESSIENMG VON STANDARD-SOLARZELLEN 39
3.2.2 PRAEPARATION VON MINI-SOLARZELLEN 39
3.2.3 WICHTIGE KENNWERTE DER SOLARZELLEN 40
3.3 MESSVERFAHREN 41
3.3.1 ABBILDENDE ELEKTROLUMINESZENZ 41
3.3.2 ELEKTRONSTRAHLINDUZIERTE STROMMESSUNG (EBIC) 44
3.3.3 EINFACHE VERSETZUNGSDICHTEBESTIMMUNG (EDD) 44
3.3.4 FOURIER-TRANSFORMATIONS-INFRAROTSPEKTROSKOPIE (FTIR) 45
3.3.5 TRANSMISSIONS ELEKTRONEN MIKROSKOPIE (TEM) 4-5
4 KLASSIFIZIERUNG STRUKTURELLER DEFEKTE 46
4.1 STRUKTURELLE DEFEKTE IN MC-SI WAFERN 46
4.2 DAS DURCHBRUCHSVERHALTEN STRUKTURELLER DEFEKTE 47
4.3 DAS REKOMBINATIONSVERHALTEN STRUKTURELLER DEFEKTE 48
4.4 KLASSIFIZIERUNG DER STRUKTURELLEN DEFEKTE 49
5 EINFLUSS STRUKTURELLER DEFEKTE AUF DIE QUALITAET DER SOLARZELLEN 51
5.1 DAS DURCHBRUCHSVERHALTEN VON TYP-A DEFEKTEN ALS FUNKTION DER
BLOCKHOEHE . 51
*5.2 DER EINFLUSS DER DEFEKTTYPEN AUF DIE KENNWERTE DER SOLARZELLE 53
5.3 AKTIVIERUNG DER REKOMBINATIONSAKTIVITAET AN TYP-A DEFEKTEN 55
5.3.1 AKTIVIERUNG DURCH DEN SOLARZELLENPROZESS 55
*5.3.2 AKTIVIERUNG DURCH EINE TEMPERATURBEHANDLUNG 57
5.4 ANWENDUNG DER DEFEKTKLASSIFIZIERUNG AUF ALTERNATIVE SI-MATERIALIEN
58
5.4.1 ANWENDUNG AUF SOLARZELLEN AUS UMG-SI MATERIALIEN 58
5.4.2 ANWENDUNG DER KLASSIFIZIERUNG AUF SOLARZELLEN AUS MONO-CAST SI . .
. 61
6 MIKROSKOPISCHE ANALYSE DER DEFEKTTYPEN 62
6.1 DURCHBRUCHS- UND REKOMBINATIONSVERHALTEN STRUKTURELLER DEFEKTE 63
6.1.1 VORGEHENSWEISE ZUR LOKALISIERUNG STRUKTURELLER DEFEKTE 63
6.1.2 DEFEKTE VON TYP-A 63
6.1.3 DEFEKTE VON TYP-B 64
6.1.4 NICHT-REKOMBINATIONSAKTIVE DEFEKTE - DEFEKTE VON TYP-N 66
6.1.5 ZUSAMMENFASSUNG DES DURCHBRUCHS- UND REKOMBINATIONSVERHALTENS
DER DEFEKTTYPEN 67
INHALTSVERZEICHNIS
III
6.2 MIKROSTRUKTURELLE EIGENSCHAFTEN DER DEFEKTTYPEN 68
6.2.1 ATOMARE STRUKTUR DER TYP-A DEFEKTE 68
6.2.2 TYP-B DEFEKTE 69
6.3 EBIC-UNTERSUCHUNGEN DER DEFEKTTYPEN 74
6.3.1 ANALYSE DES TEMPERATURABHAENGIGEN REKOMBINATIONSVERHALTENS .... 74
6.3.2 ANALYSE DES INJEKTIONSABHAENGIGEN REKOMBINATIONSVERHALTENS 76
6.4 UNTERSUCHUNGEN ZUM DURCHBRUCHSVERHALTEN MULTIKRISTALLINER
SOLARZELLEN ... 77
6.4.1 DB-TYP-3 DURCHBRUCHSVERHALTEN STRUKTURELLER DEFEKTE 77
6.4.2 TEMPERATURABHAENGIGE UNTERSUCHUNG DER SPERRKENNLINIE 82
6.4.3 DB-TYP-1 DURCHBRUCH AN ALUMINIUMOXID-PARTIKELN 84
7 DISKUSSION 87
7.1 MODELLE DER REKOMBINATIONPROZESSE AN STRUKTURELLEN DEFEKTEN 88
7.1.1 GRENZFLAECHENREKOMBINATION AN PRAEZIPITATEN - TYP-AP 88
7.1.2 REKOMBINATION UEBER INTER-BAND ZUSTAENDE NACH KVEDER 92
7.1.3 VORSCHLAG EINES VEREINFACHTEN REKOMBINATIONSMODELLS 99
7.2 MODELLE DER ELEKTRISCHEN DURCHBRUECHE 101
7.2.1 ELEKTRISCHER DURCHBRUCH VON DB-TYP-1 AN ALUMINIUMOXID-PARTIKELN
101
7.2.2 ELEKTRISCHER DURCHBRUCH VON DB-TYP-2 AN QUASI-METALLISCHEN PRAEZI
PITATEN 101
7.2.3 ELEKTRISCHER DURCHBRUCH VON DB-TYP-3 104
8 ZUSAMMENFASSUNG 107
A ZUSAMMENFASSUNG DER WESENTLICHEN EIGENSCHAFTEN DER DEFEKTTYPEN 111
LITERATURVERZEICHNIS 115
LISTE EIGENER PUBLIKATIONEN UND AUSZEICHNUNGEN 124
DANKSAGUNG 130
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