Vorcharakterisierung und Definition der Arbeitsschwerpunkte; Elektrische Eigenschaften einzelner Silizium-Koerner und der Korngrenzen; Passivierung von Bulk- und Korngrenzendefekten; Elektrische Charakterisierung fertig prozessierter Solarzellen; Optimierung der Passivierung von Rekombinationszentren.
Das GRIPS-Projekt hat zum Ziel, die Grundlagen für die industrielle Fertigung oberflächenpassivierter Siliciumsolarzellen zu erarbeiten. Hierzu sollen am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Zusammenarbeit mit den führenden deutschen Solarzellenherstellern Einzelprozesse und Gesamtprozessfolgen erforscht und entwickelt werden. Ein Schwerpunkt bildet insbesondere die lokale Kontaktierung mittels Laserlegieren (Laser-Fired Contacts, LFC). Weitere Arbeitspunkte sind die Anwendung des Konzeptes auf multikristallines Siliciummaterial und seine Optimierung sowie der Einsatz einer Vorderseitenstruktur mit deutlich erhöhtem Wirkungsgradpotenzial.
Das Forschungsvorhaben wird in einem Verbundprojekt zusammen mit der Bayer Solar GmbH und dem Fraunhofer-Institut fuer Solare Energiesysteme (ISE) durchgefuehrt. Innerhalb des Vorhabens werden die bisherigen Entwicklungsarbeiten zur Prozessoptimierung bei der Herstellung multikristallinen Siliciums fortgesetzt. Ziel ist die Verbesserung der Siliciumqualitaet durch Einsatz hochreiner Kokillenbeschichtungen und wiederverwendbarer Keramikkokillen fuer grossformatige Siliciumbloecke unter Beruecksichtigung wirtschaftlicher Gesichtspunkte. Durch Aufbereitung und Einsatz von bisher nicht als Rohstoff fuer die Photovoltaik verwendeten Siliciumqualitaeten sollen multikristalline Eigenschaften untersucht werden. Ziel ist bei der sich abzeichnenden Rohstoffverknappung die Rohstoffbasis fuer die Photovoltaik zu erweitern.
Im Rahmen des Gemeinschaftsvorhabens 'Defekte in Multkristallinem Silizium' soll der Einfluss von Defekten in Silizium mehrerer Hersteller und verschiedener Solarzellen-Technologien auf die elektrischen Eigenschaften der Solarzellen untersucht werden. An diesem Vorhaben sind weitere 7 Forschungseinrichtungen beteiligt. Mehrere Industriepartner sind assoziiert. Das Institut fuer experimentelle Physik uebernimmt in diesem Vorhaben folgende Aufgaben: Experimentelle Untersuchungen der Versetzungsentstehung in multikristallinem Silizium und Vergleich mit numerischer Simulation der Spannungsverteilung, - Untersuchung des Verhaltens von Kohlenstoff- und Sauerstoffausscheidungen nach Temperung durch Tem, Widerstandsmessungen und DLTS, - Untersuchung der Wechselwirkung von 3d-Metallen mit Korngrenzen durch Tem sowie - Kennlinienmessungen an Solarzellen und numerische Simulation des Einflusses inhomogener Defektverteilung auf Solarzellenparameter.
Untersuchung der Wirkungsweise kristallographischer Defekte in gegossenem, multikristallinem Silicium fuer Solarzellen. Bestimmung der Defektdichte. Parametervergleich mit hochreinem mc-Silicium.
Bei den mittlerweile erreichten Korngroessen von multikristallinem Material fuer Solarzellen haben die Defekte innerhalb der Koerner eine entscheidende Bedeutung fuer den Zellenwirkungsgrad. Es gibt deutliche Anhaltspunkte dafuer, dass insbesondere die Intragrain-Versetzungen die Zelleneffizienz signifikant reduzieren. Eine vertiefte Klaerung der Rolle der Versetzungen ist deshalb von groesstem praktischen Interesse. Im hier vorgeschlagenen Teilprojekt sind detaillierte Untersuchungen der Rekombinationseigenschaften von Intragrain-Versetzungen unterschiedlichen Zustandes beabsichtigt. Aus Gruenden der praktischen Relevanz soll dabei eine Charakterisierung der Versetzungseigenschaften unter solchen Bedingungen erfolgen, die denen im Solarzellenbetrieb entsprechen. Mit den Fortfuehrungsarbeiten sollen die Grundlagen der Wasserstoffpassivierung von relevanten Defekten in mc-Silicium erforscht werden. Dazu sind auch Experimente zur thermischen Stabilitaet der Defektpassivierung und zur Abhaengigkeit des Passivierungsverhaltens von vorhergehenden thermischen Prozessen vorgesehen. Als Ergebnis der beabsichtigten Untersuchungen werden wichtige Aussagen ueber die Wirkung von Versetzugnen erwartet; dabei insbesondere Erkenntnisse darueber, wie durch eine gezielte Beeinflussung ihrer Eigenschaften eine signifikante Steigerung der Zelleneffizienz zu erreichen ist. Ausgehend von den Ergebnissen der Laborexperimente werden Vorschlaege fuer Passivierungsbehandlungen im Zellprozess erarbeitet.
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