ECN publicatie: facebook
Titel:
Final Report MissionN & Miracle : Micro Crystalline Silicon in the Netherlands
 
Auteur(s):
Soppe, W.J.; Devilee, C.; Biebericher, A.C.W.; Smit, C.; Swaaij, R.A.C.M.M. van; Houston, I.; Sanden, M.C.M. van de; Gordijn, A.; Rath, J.K.; Schropp, R.E.I.; Donker, H.; Goossens, A.
 
Gepubliceerd door: Publicatie datum:
ECN Zonne-energie 1-1-2004
 
ECN publicatienummer: Publicatie type:
ECN-C--04-009 ECN rapport
 
Aantal pagina's: Volledige tekst:
100 Download PDF  (12830kB)

Samenvatting:

Dit rapport vormt een verslaglegging van onderzoekswerk dat in het kader van de projecten MissionN en Miracle is uitgevoerd aan de ontwikkeling van nieuwe depositiemethoden van micro-kristallijn silicium (mc-Si). Dit werk is verricht op een vijftal verschillende locaties: TU-Eindhoven, Dimes-Delft, TAC-Delft, Universiteit Utrecht en ECN. Er zijn twee nieuwe depositiemethoden voor het maken van intrinsieke mc-Si lagen voor zonnecellen onderzocht: Expanding Thermal Plasma (ETP) en Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition MWPECVD. Voor beide methoden is aangetoond dat snelle groei (> 1 nm/s) van mc-Si mogelijk is. In dit project is echter vooralsnog gebleken dat deze snelle groei voor beide systemen gepaard gaat met een te hoge porositeit van de mc-Si lagen, waardoor de vereiste elektronische kwaliteit van de lagen nog niet is behaald. De rendementen van de cellen die met i-lagen gefabriceerd met een van deze beide methoden zijn gemaakt hebben daarom ook niet de project doelstelling (8 %) bereikt maar zijn blijven steken op 1.9 % en 0.5 % voor respectievelijk ETP en MWPECVD. De met MWPECVD gegroeide lagen hebben hierbij extra te lijden gehad van post-oxidatie door vacuümonderbreking daar de verschillende lagen van de cel op verschillende locaties moesten worden gemaakt.

Op succesvolle wijze is een nieuwe, en effectievere methode voor het groeien van gedoteerde (n, p) mc-Si lagen ontwikkeld: de "layer by layer" (LBL) methode. Hiermee kunnen over een breed temperatuurgebied (van 150 tot 400 °C) gedoteerde mc-Si lagen worden gegroeid met een veel hogere dopingefficiency dan de conventionele continue depositie methode.

Het onderzoek naar het groeimechanisme van mc-Si met ATR-FTIR en spectrale ellipsometrie heeft aangetoond dat de depositie van mc-Si altijd begint met een amorfe kiemlaag (ook als het substraat een kristallijn-Si wafer is). De amorfe kiemlaag gaat via een gemengde a-Si/mc-Si tussenlaag over in een volledig mc-Si laag. Diktes van de kiemlaag en gemengde tussenlaag worden beinvloed door verhouding van de procesgassen SiH4 en H2. De substraat temperatuur heeft slechts een gering effect op de uiteindelijke kristalfractie van de laag.

Het werk aan nieuwe karakteriseringstechnieken van mc-Si heeft een aantal veelbelovende methoden opgeleverd (Transient Absorption Spectroscopy, Time of Flight measurements), die in de toekomst zullen worden ingezet voor analyse van mc-Si.


Terug naar overzicht.