Die Ablage von Solarzellen vereinfachen – pv magazine international

8. Juni 2021Marc Hutchins

Die Abscheidung der verschiedenen Schichten, aus denen ein Stapel von PV-Zellen besteht, auf einem Siliziumwafer ist einer der komplexesten und teuersten Bereiche der PV-Zellen- und Modulherstellung. Die hier eingesetzten Verfahren erfordern oft die Erzeugung eines Vakuums, den Einsatz brennbarer oder anderweitig gefährlicher Vormaterialien, hohe Verarbeitungstemperaturen und andere Herausforderungen.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung der Technischen Universität Ilmenau in Deutschland hatte diese Faktoren im Blick, als sie die Abscheidung von Siliziumdioxid (SiO₂), die als Passivierungsschicht oder als 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 sowohl hohe Temperaturen als auch ein Vakuum erfordert.

Die Gruppe untersuchte alternative Verfahren, darunter Sprühpyrolyse, Niederdruck chemische Gasphasenabscheidung (LPCVD), Sol-Gel-Abscheidung und Atomlagenabscheidung, schließlich die Abscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD) als beste Option für weitere Untersuchungen. „APCVD hat gegenüber Flüssigkeiten den Vorteil, Gase als Vorläufer von Reaktanten zu verwenden“, erklärt die Gruppe. „Daher können leicht dichte Filme ohne Risse mit guter Stufenabdeckung erhalten werden.“

3D-gedruckter Thermoplast

Mit APCVD konnte die Gruppe Niedertemperatur-SiO . demonstrieren₂ Abscheidungsprozess, der auch die Verwendung von hochentzündlichem Hydrosilan als Vorläufermaterial eliminierte. Und da die Ausrüstung nicht sehr hohen Temperaturen standhalten muss, könnte die gesamte Anlage aus einem kostengünstigen thermoplastischen Material bestehen, das im 3D-Druck hergestellt wird und sich dadurch leicht an verschiedene Formen und Größen von Pads anpassen lässt.

Die Gruppe untersuchte zwei verschiedene Anwendungen für die Konfiguration in der Solarzellenherstellung. Zuerst einseitige Texturierung – die Wafer wurden einseitig mit rund 180 Nanometer SiO . beschichtet_2, dann bei 180 Grad Celsius geglüht. Zweitens der Prozess, der verwendet wird, um eine Schutzschicht abzuscheiden, um ein parasitäres Plattieren von Metallen beim Verlegen von Zellfingern und Stromschienen zu verhindern.

In der ersten Anwendung wurde der Wafer dann mit einer alkalischen Texturierungslösung behandelt, die ungefähr 100 nm des SiO . ätzte₂ Schicht und hinterließ eine glatte, ebene Oberfläche. Und in der zweiten Anwendung ist das SiO₂ Die Beschichtung schützt nachweislich wirksam vor unerwünschten Metallablagerungen. „Das SiO₂ die mit den Zellen bedeckten Bereiche waren praktisch frei von unerwünschten Metallablagerungen “, sagten die Wissenschaftler. „Also gab es in den unbefestigten Bereichen massive parasitäre Beläge.“

Der Wirkungsgrad der Zellen wurde zwischen 19,3 % und 19,8 % gemessen und liegt damit unter dem, was bei der Produktion von PERC-Zellen bereits erreicht wurde. Die Gruppe stellt jedoch fest, dass sie sich auf die Messung der Leistung und Zuverlässigkeit von Beschichtungsprozessen konzentrierte, was bedeutete, dass der Zellwirkungsgrad insgesamt weniger im Fokus stand. Alle Details der Arbeit finden Sie im Dokument Anwendung der chemischen Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck ohne Hydrosilan von SiO_X Folien bei der Herstellung von kristallinen Silizium-Solarzellen, Veröffentlicht in Dünne feste Filme.

„Die neue APCVD-Konfiguration bietet einen einfachen und anpassbaren Ansatz für die SiO-Abscheidung₂ Filme auf praktisch allen Substraten bei Raumtemperatur “, schließt die Gruppe. „Aufgrund der verwendeten nicht brennbaren und kostengünstigen Gase sind die Kosten für Depotausrüstung und Betrieb gering. Das einfache APCVD SiO vorgestellt₂ Verfahren in der Photovoltaik mehrere Anwendungen finden.

Im Rahmen einer Kooperation mit dem Hannoveraner Beschichtungsunternehmen Alethia, die derzeit bis Mai 2022 läuft, wird daran gearbeitet, das Verfahren in den industriellen Maßstab zu bringen.