Vereinfachte Ablagerung von Solarzellen – International PV Journal

8. Juni 2021Mark Hutchins

Die Abscheidung der verschiedenen Schichten, aus denen der Photovoltaik-Stack besteht, auf einem Siliziumwafer ist einer der komplexesten und teuersten Bereiche der Photovoltaik- und Modulherstellung. Die hier eingesetzten Verfahren erfordern oft die Vakuumerzeugung, den Einsatz brennbarer oder gefährlicher Vorstufen, hohe Verarbeitungstemperaturen und andere Herausforderungen.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung der Technischen Universität Ilmenau in Deutschland berücksichtigte diese Faktoren bei der Betrachtung der Abscheidung von Siliziumdioxid (SiO)₂), die als Passivierungsschicht oder Schutzschicht in verschiedenen Arten von Silizium-Photovoltaikzellen verwendet werden kann. Die Gruppe stellt fest, dass die plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD) das am häufigsten bei diesem Material verwendete Verfahren ist, jedoch hohe Temperaturen und ein Vakuum erforderlich sind.

Die Gruppe betrachtete alternative Verfahren wie Sprühpyrolyse und Niederdruck chemische Gasphasenabscheidung (LPCVD), Sol-Gel-Abscheidung, Atomlagenabscheidung und schließlich abgeschiedene Atmosphärendruckabscheidung (APCVD) als beste Option für weitere Untersuchungen. „APCVD hat den Vorteil, im Gegensatz zu Flüssigkeiten Gase als reaktive Vorstufen zu verwenden“, erklärt die Gruppe. „So lassen sich dichte, rissfreie Filme mit guter Stufenabdeckung leicht erhalten.“

3D-gedruckter Thermoplast

Mit APCVD konnte die Gruppe Tieftemperatur-SiO₂ Ein Abscheidungsprozess, bei dem auch die Verwendung von hochentzündlichem Hydrosilan als Vorstufe überflüssig wurde. Da die Geräte nicht sehr hohen Temperaturen standhalten, kann der Aufbau komplett aus kostengünstigen Thermoplasten hergestellt werden, die im 3D-Druck hergestellt werden, wodurch sie sich leicht an unterschiedliche Waferformen und -größen anpassen lassen.

Die Gruppe untersuchte zwei verschiedene Anwendungen des Aufbaus bei der Herstellung von Solarzellen. Erstens ist die Textur einseitig – die Wafer wurden einseitig mit ca. 180 nm SiO . beschichtet_2, Dann wurde es bei 180 °C geglüht. Zweitens der Prozess, der verwendet wird, um eine Schutzschicht abzuscheiden, um parasitäre Beschichtungen von Metallen zu verhindern, wenn Zellenfinger und Leitungsbänder platziert werden.

In der ersten Anwendung wurde der Wafer mit einer alkalischen Syntheselösung behandelt, die etwa 100 nm SiO . ätzte₂ Aufschichten und eine glatte und gleichmäßige Oberfläche hinterlassen. Und in der zweiten Anwendung, seo₂ Die Beschichtung schützt nachweislich wirksam vor der Ablagerung unerwünschter Mineralien. „Das SiO₂ Die Wissenschaftler sagten, die eingekapselten Bereiche der Zellen seien praktisch frei von unerwünschten Mineralablagerungen. „Während es in den unlackierten Bereichen eine riesige parasitäre Beschichtung gab.“

Die Effizienz der Zellen wurde zwischen 19,3 % und 19,8 % gemessen – weniger als das, was bereits bei der Herstellung von PERC-Zellen erreicht wurde. Die Gruppe stellte jedoch fest, dass ihr Fokus auf der Messung der Leistung und Zuverlässigkeit der Beschichtungsprozesse lag, was bedeutet, dass der Zellwirkungsgrad insgesamt weniger im Fokus stand. Alle Details der Arbeit finden Sie im Papier Anwendung der hydrosilanfreien chemischen Gasphasenabscheidung von SiO . bei Atmosphärendruck_x Folien bei der Herstellung von kristallinen Silizium-Solarzellen, veröffentlicht in Dünne feste Filme.

„Der neu entwickelte APCVD-Aufbau bietet eine einfache und anpassbare Methode für die SiO-Abscheidung₂ Filme auf nahezu jedem Substrat bei Raumtemperatur“, schloss die Gruppe. „Da nicht brennbare und kostengünstige Gase verwendet werden, sind die Kosten für Abscheidungsanlagen und -prozesse gering. Einfaches APCVD SiO eingeführt₂ Das Verfahren kann viele Anwendungen in der Photovoltaik finden. „

Im Rahmen einer Kooperation mit dem Hannoveraner Lackhersteller Alethia, die derzeit bis Mai 2022 läuft, wird daran gearbeitet, den Prozess auf industrielles Niveau zu bringen.