Verfügbarkeit: Material limits of multicrystalline silicon in advanced solar cell processing

Material limits of multicrystalline silicon in advanced solar cell processing:

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Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Michl, Bernhard (VerfasserIn)
Format:	Abschlussarbeit Buch
Sprache:	English
Veröffentlicht:	Stuttgart Fraunhofer Verlag [2015]
Schriftenreihe:	Solare Energie- und Systemforschung
Schlagworte:	Silicium Rekombination Polykristall Optischer Verlust Stoffeigenschaft Solarzelle Effizienzsteigerung Verlustleistung Prozessoptimierung Passivierung THX Forscher in Industrie und Wissenschaft im Bereich multikristallines Silicium Hochschulschrift
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adam_text	CONTENTS 1 INTRODUCTION 1 2 BASICS 5 2.1 MANUFACTURING A SOLAR CELL - IMPURITY ORIGIN AND REDUCTION 6 2.1.1 FEEDSTOCK AND CRYSTALLIZATION 6 2.1.2 DEFECT REDISTRIBUTION DURING THE SOLAR CELL PROCESS 12 2.2 PHYSICS OF A SOLAR CELL 17 2.2.1 MATHEMATICAL DESCRIPTION OF A SOLAR CELL 18 2.2.2 THE I-V CURVE AND THE FILL FACTOR OF A SOLAR CELL 26 2.2.3 OPERATING CONDITIONS OF A SOLAR CELL 29 2.3 LOSS MECHANISMS IN SOLAR CELLS 32 2.3.1 OPTICAL LOSSES 32 2.3.2 RECOMBINATION LOSSES 35 2.4 STATE-OF-THE-ART CHARACTERIZATION: PHOTOLUMINESCENCE IMAG ING 42 2.4.1 BASIC PRINCIPLE 42 2.4.2 CALIBRATION 47 2.4.3 GENERATION CONDITIONS 48 3 EFFICIENCY LOSS CHARACTERIZATION METHODS 51 3.1 ELBA: FROM BULK LIFETIME TO SOLAR CELL EFFICIENCY . 53 3.1.1 PREPARATION OF LIFETIME SAMPLES 58 3.1.2 LIFETIME MEASUREMENTS ON WAFERS 62 V HTTP://D-NB.INFO/1065470894 CONTENTS 3.1.3 LOCAL CELL SIMULATIONS 66 3.1.4 AVERAGING TO GLOBAL VALUES 72 3.2 SUNS-PLI 84 3.2.1 APPROACH 86 3.2.2 THEORETICAL VALIDATION AND ANALYSIS OF THE SUNS- PLI TECHNIQUE - SIMULATION OF MULTICRYSTALLINE SIL ICON SOLAR CELLS 90 3.2.3 COMPARISON OF SUNS-PLI WITH SUNS-V OC MEASUREMENTS 97 3.2.4 EXAMPLE: SHUNT DETECTION 101 3.3 FS/BS: DETERMINATION OF SURFACE DEFECTS 102 3.3.1 APPROACH 104 3.3.2 EXAMPLE: HANDLING DEFECTS ON A CZ WAFER . 112 3.4 SUMMARY OF CHARACTERIZATION METHODS 115 4 REDUCING EFFICIENCY LOSSES BY TECHNOLOGICAL IMPROVEMENTS 119 4.1 DIELECTRIC REAR SIDE PASSIVATION 120 4.1.1 CELL RESULTS 121 4.1.2 FRONT AND REAR SIDE RECOMBINATION IN DISLOCATIONS 124 4.2 IMPACT OF DIFFERENT DIFFUSION TEMPERATURE PROFILES AND FIRING ON IRON 129 4.2.1 APPROACH 131 4.2.2 RESULTS ON INTENTIONALLY IRON CONTAMINATED MC-SI WAFERS 133 4.3 HONEYCOMB TEXTURE VIA NANOIMPRINT LITHOGRAPHY . 142 4.3.1 TEXTURING PROCESS 143 4.3.2 INTEGRATION INTO THE CELL PROCESS 146 4.4 SUMMARY OF TECHNOLOGICAL IMPROVEMENTS 159 VI CONTENTS 5 MATERIAL CHARACTERIZATION - FEEDSTOCK, CRUCIBLE, DOPING, WAFER THICKNESS 163 5.1 FEEDSTOCK FROM SIEMENS AND UMG PROCESSES 165 .5.1.1 HIGHLY CONTAMINATED UMG FEEDSTOCK 165 5.1.2 LOWLY CONTAMINATED UMG FEEDSTOCK: SOLAR CELL PROCESSING 170 5.1.3 LOWLY CONTAMINATED UMG FEEDSTOCK: EFFICIENCY ANALYSIS 173 5.2 EFFICIENCY LOSSES DUE TO THE CRYSTALLIZATION CRUCIBLE . . . 185 5.2.1 MATERIAL AND METHODS 187 5.2.2 MATERIAL CHARACTERIZATION 190 5.3 N-TYPE MC-SI MATERIAL 196 5.3.1 LOW-TEMPERATURE CELL STRUCTURE (SILICON HETERO- JUNCTIONS) - IMPACT OF LATERAL CURRENTS ON PSEUDO FILL FACTOR 197 5.3.2 HIGH-TEMPERATURE CELL STRUCTURE - IMPACT OF BORON DIFFUSION 203 5.4 WAFER THICKNESS OPTIMIZATION 215 5.4.1 APPROACH 217 5.4.2 RESULTS AND DISCUSSION 219 5.5 SUMMARY OF ALL MATERIAL 226 6 SUMMARY & OUTLOOK 231 DEUTSCHE ZUSAMMENFASSUNG 239 NOMENCLATURE 249 BIBLIOGRAPHY 251 LIST OF PUBLICATIONS 281 VII CONTENTS ACKNOWLEDGMENT VIII
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