Regensburg 2000 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 15: Photovoltaik I

HL 15.14: Vortrag

Dienstag, 28. März 2000, 12:45–13:00, H14

Effiziente a-Si:H/µc-Si:H-Tandemsolarzellen hergestellt mit PECVD bei 13,56 MHz Anregungsfrequenz — •Tobias Roschek, Joachim Müller, Stephan Wieder, Bernd Rech und Heribert Wagner — Institut für Schicht- und Ionentechnik, Forschungszentrum Jülich, 52425 Jülich

Hohe Wirkungsgrade lassen sich bei Silizium-Dünnschichtsolarzellen auf Glassubstrat durch die Verwendung einer Tandemzellenstruktur aus einer amorphen (a-Si:H) Topzelle und einer mikrokristallinen (µc-Si:H) Bottomzelle erreichen. Die µc-Si:H-Zelle nutzt dabei insbesondere das langwellige (800 - 1100 nm) Sonnenlicht. Bei der Herstellung der µc-Si:H-Filme mit dem PECVD-Verfahren (plasma-enhanced chemical vapour deposition) hat sich die Verwendung sehr hoher Anregungsfrequenzen (typischerweise 100 MHz) als vorteilhaft für die Materialqualität und für die Erhöhung der Depositionsrate erwiesen. Da diese hohen Frequenzen jedoch für die großtechnische Anwendung problematisch sind, wurden hier mikrokristalline p- und i-Schichten unter Verwendung der Standardindustriefrequenz 13,56 MHz (RF) entwickelt. Die Schichten wurden im Bereich hoher Plasmaleistungen (150 - 500 mW/cm²) und Depositionsdrücke (1,5 - 7 Torr) hergestellt und in Solarzellen eingesetzt. Die höchsten erreichten Wirkungsgrade für solche µc-Si:H-Zellen betrugen 6,2 % bzw. 7,1 % für Depositionsraten der i-Schicht von 9 Å/s bzw. 6 Å/s. Der Einsatz als Bottomzelle mit einer Dicke von 1,6 µm in einer a-Si:H/µc-Si-Tandemzelle auf Glas/ZnO-Substrat führte zu einem stabilen Wirkungsgrad von 10,0 %.