Das Projekt "Teilprojekt Monitoring des Schichtwachstums ultradünner dielektrischer Schichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sentech Instruments GmbH durchgeführt. Innerhalb des Verbundprojekts SIMPLEX (Simulation und Experiment: Plasmabeschichtungen von passiven Schichtsystemen auf c-Si-Solarzellen) trägt SENTECH mit der ALD-Beschichtung ein Verfahren bei, welches für die kontourtreue und dichte Abscheidung auch im Monolagenbereich bekannt ist. Damit kann die PECVD der Partner hinsichtlich erreichbarer Eigenschaften (Schichtdichte, chemische Zusammensetzung u.a.) verglichen werden. Der zweite Beitrag im Projekt ist die exsitu Charakterisierung im breiten Spektralbereich mit spektroskopischer Ellipsometrie, auch im mittleren Infrarot (Schwingungsbanden). Insgesamt zielt das Teilprojekt 'Monitoring des Schichtwachstums ultradünner dielektrischer Schichten' auf die Analyse des Wachstums von Schichten im Bereich von 1 nm ...10 nm mittels der PECVD ab. Das Abscheiden so dünner geschlossener Schichten ist eine prozesstechnische Herausforderung, bei der das Monitoring des Plasmas durch die Projektpartner durch die Ellipsometrie mit einem Monitoring des generierten Produktes ergänzt werden soll. Mit diesem Monitoring soll zum einen der Abscheideprozess erforscht werden: Wann wird wieviel abgeschieden und was entsteht? 1. Schichtabscheidung, 2. Simulation, 3. In-situ-Charakterisierung, 4. Ex-situ-Charakterisierung.
Das Projekt "Teilprojekte: PECVD-Prozesse, Herstellung und Charakterisierung (ISE) / Simulationen (IST)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Die Effizienz von Solarzellen lässt sich mit der sogenannten PERC-Technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) erhöhen. Die Stromausbeute steigt, weil die Rückseite der Solarzelle passiviert wird. Dazu werden bei der Herstellung allerdings zusätzliche Proessschritte mit hochpassivierenden und zugleich kostengünstigen Schichtsystemen benötigt. Spezielle Passivierungsschichten wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Siliziumnitrid (SiNx), die mittels Plasmatechnologien auf die Zelle abgeschieden werden, spielen hier eine wichtige Rolle. Ein Ziel des Forschungsprojekts SIMPLEX ist der Vergleich von Al2O3-Abscheidungen mittels unterschiedlicher Plasma-unterstützter Gasphasenabscheidungsverfahren (PECVD - Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) hinsichtlich Schichtqualität und Kostenstruktur. Hierbei werden Experimente in unterschiedlichen Prozessmodulen durchgeführt und gegenübergestellt. Gegenüber dem heutigen Stand der Technik sollen die Prozesse optimiert und der Materialeinsatz reduziert werden. Außerdem werden weitere Al-basierte Schichten für ihre Eignung in kristallinen Silizium-Solarzellen untersucht und entwickelt. Zur Erreichung der Ziele werden in SIMPLEX in-situ-Charakterisierungsverfahren eingesetzt und weiterentwickelt. Dieses betrifft zum einen elektrische und spektroskopische Messverfahren zur Charakterisierung der bei dem Beschichtungsprozess eingesetzten Plasmareaktoren und zum anderen optische und chemische Methoden zur Analyse der erzeugten Schichten. Die als Ergänzung eingesetzten ex-situ-Charakterisierungsverfahren sollen eine zusätzliche Analyse der Prozessergebnisse ermöglichen. Die Arbeiten werden partiell an bereits existierenden Plasmareaktoren und für ergänzende Messungen der Plasmaparameter und Untersuchungen des Schichtbildungsprozesses an neuen Modellreaktoren durchgeführt. Die experimentellen Arbeiten werden unterstützt durch Modellierungen des Plasmaprozesses, der Gaszuführung und -entsorgung und der Umsetzung der Gase im Plasma und an den Wänden zu schichtbildenden Modekülfragmenten. Die entwickelten Beschichtungsverfahren werden auf kristalline Silizium-Solarzellen angewandt, die teilweise in Solarmodule integriert werden. Hierbei wird insbesondere die Langzeitstabilität der Solarzellenperformance untersucht.