Session III ZnO-Schichten für Dünnschichtsolarzellen€¦ · U. Kroll • Session III Abbildung 4 (links) Foto einer 1.4 m2 großen ZnO beschich-teten Glassscheibe Abbildung 5 (rechts)

49

Session III FVS • Workshop 2005

Session IIIZnO-Schichten für Dünnschichtsolarzellen

Silizium-Dünnschichtsolarzellen in der so genannten p-i-n“Superstrate”-Konfiguration (TCO-beschichtetes Glassubs-trat) erfordern TCO-Schichten, die niedrige Schichtwider-stände mit hoher Transparenz im sichtbaren Spektralbe-reich (400-800 nm) für Solarzellen aus amorphem Silizium(a-Si:H) und bis 1.100 nm für Solarzellen aus mikrokristalli-nem Silizium (µc-Si:H) kombinieren. Eine geeignete Ober-flächenrauigkeit ist zusätzlich notwendig um das Licht effek-tiv zu streuen und dadurch eine stärkere Absorption in denSiliziumschichten zu erzielen. Industrielle Anwendungenerfordern außerdem kostengünstige Produktionsverfahrenwie beispielsweise das reaktive Magnetronsputtern vonmetallischen Targets.

ZnO-Schichten, die mit Sputterverfahren hergestellt werden,sind in der Regel glatt, das heißt, ihre Rauhigkeit beträgtnur wenige Nanometer. Durch einen nasschemischen Ätz-schritt können die Schichten aufgeraut werden und es ent-stehen meist Krater-ähnliche Strukturen mit einer breitenPalette an Strukturgrößen. Die mittlere Rauhigkeit (rootmean square roughness) kann prinzipiell bis auf 200 nmgesteigert werden. Solche oberflächentexturierte Schichtenmit hervorragend geeigneten Lichtstreueigenschaften wer-den am IPV mit rf-Sputterprozessen von keramischen ZnO-Targets hergestellt [1,2]. Den Herausforderungen, dieseTechnik auf Quadratmetergröße mit kostengünstigen Sput-terverfahren zu skalieren, stellt sich ein Verbundprojekt mitden Partnern Fraunhofer-Institut IST, RWTH Aachen,

B. Rech • Session III

B. Rech

[email protected]

J. Hüpkes

S. Calnan

M. Berginski

H. Siekmann

FZ Jülich

50

FVS • Workshop 2005

ZnO-Schichten für Silizium-Dünnschichtsolarzellen: Stand, Potenzial und Heraus-forderungen

Applied Films, Saint Gobain Glas, RWE SCHOTT Solar,Sentech Instruments und dem IPV [3].

Das IPV konzentriert sich auf die Entwicklung von hochleit-fähigen und transparenten ZnO-Schichten mit reaktivenund nicht-reaktiven Sputtertechniken auf Substratgrößenbis 30 x 30 cm2. Mit dem Ziel der Anwendung in Silizium-Dünnschichtsolarzellen liegt der Fokus auf dem Zusammen-hang zwischen Sputterprozessbedingungen, den resultie-renden Materialeigenschaften der ZnO-Schichten und denOberflächenstrukturen, die durch das nasschemische Ätzenerzeugt werden. Dabei zeigt sich, dass die Prozesspara-meter Temperatur und Depositionsdruck [2], die Wahl desArbeitspunkts beim reaktiven Sputterprozess [4] als auchdas gewählte Substratmaterial die Ätzeigenschaften maß-geblich beeinflussen.

Abb. 1 zeigt, wie sich die Oberflächenstruktur einer vomkeramischen Target rf-gesputterten ZnO-Schicht durch dasnasschemische Ätzen variieren lässt. Dabei wurde diese 51


Abbildung 1

Rasterelektronenmikros-

kopische Aufnahmen

von ZnO-Schichten

nach dem Ätzen: (a)

RF-gesputterte ZnO:

Al-Schicht nach einem

kurzen Eintauchen in

verdünnte Salzsäure,

(b) eine identische

Schicht nach optimier-

ter Ätzzeit und (c) eine

MF reaktiv gesputterte

ZnO-Schicht, ebenfalls

nach optimierter Ätzzeit.


5 µm

Mag = 20.23 KX 2003

a

c

Mag = 20.30 KX Fotonr. 3833 16 Feb. 2005

b

Mag = 20.26 KX 2003

ISG-Bochern

ZnO-Schicht unter optimierten Abscheidebdingungen (indiesem Fall kleiner Sputterdruck und relativ hohe Substrat-temperatur) hergestellt. Nach einem kurzen Eintauchen indie Säure (Abb. 1a) entstehen zufällig verteilte Krater mitDurchmessern von bis zu einem Mikrometer, wobei - aufeiner mikroskopischen Skala - Teile der ZnO-Oberflächenicht angegriffen werden. Wird der Ätzprozess weiterge-führt, bildet sich eine homogen texturierte Oberfläche aus(Abb. 1b). Aktuell gelang es praktisch identische Oberflä-chenstrukturen mit reaktiven mf-Sputterprozessen vonmetallischen Zn/Al Targets zu realisieren (Abb. 1c).

Im Folgenden wird kurz der Stand der Entwicklung vonSilizium-Dünnschichtsolarzellen und Solarmodulen aufOberflächen-texturierten ZnO-Schichten am IPV vorgestellt.Weitere Details und Informationen finden sich in eineraktuellen Publikation [5]. Die Ergebnisse zeigen das großePotenzial von Wirkungsgradverbesserungen in der Produk-tion, wenn es gelingt, die Verfahren vom Labormaßstab aufgroße Flächen zu skalieren. Die hohe Flexibilität der Prozess-technologie am IPV erlaubt den direkten Vergleich verschie-dener Typen von Silizium-Dünnschichtsolarmodulen mitSubstratgrößen von 10 x 10 cm2 und 30 x 30 cm2. AlleVerschaltungsschritte werden dabei mit schnellen Laserver-fahren durchgeführt. Eine Schlüsselrolle spielt die Übertra-gung der ZnO-Sputterprozesse und des nachfolgendennasschemischen Ätzens von statischen auf dynamische Ver-fahren, um gleichmäßig raue Oberflächenstrukturen aufder gesamten Substratfläche zu realisieren.

Vorraussetzung ist außerdem die Realisierung von homoge-nen Wachstumsbedingungen der µc Si:H-Absorberschich-ten. Als erfolgreiches Beispiel zeigt Abb. 2 den Wirkungs-grad eines a Si:H/µc-Si:H-Solarmoduls als Funktion derBeleuchtungszeit. Dieses kleinflächige Modul zeigt einen


52


stabilen Wirkungsgrad von 10.1% nach 1.000 h Beleuch-tungszeit. Ebenfalls in Abb. 2 ist der Wirkungsgrad eines(mikro-) kristallinen Silizium-Solarmoduls dargestellt, daspraktisch keine Lichtalterung zeigt und einen stabilen Wir-kungsgrad von 8.1 % besitzt.

Literatur

[1] B. Rech, O. Kluth, T. Repmann, T. Roschek, J. Springer, J. Müller, F. Finger, H. Stiebig and H. Wagner, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 74, 439 (2002).

[2] O. Kluth, G. Schöpe, J. Hüpkes, C. Agashe, J. Müller, B. Rech, Thin Solid Films Thin Solid Films 442 (2003) 80-85. 53


Abbildung 2

Aperturwirkungsgrad

von Silizium-Dünn-

schichtsolarmodulen

als Funktion der

Beleuchtungszeit

(degradation time).

Die Apertur- und

Substratflächen sind

64 beziehungsweise

100 cm2. Der stabile

Wirkungsgrad dieser

a-Si:H/µc-Si:H- und

µc-Si:H-Solarmodule

wurde unabhängig

vom NREL (USA)

mit 10.1 % und

8.1 % bestätigt

(siehe auch [5]).


-0.1 1 10 100 1000

degradation time (h)

µc-Si:H modulea-Si H/µc-Si:H module

effic

ienc

y (%

)

12

11

10

9

8

7

6

[3] J. Müller, G. Schöpe, O. Kluth, B. Rech, V. Sittinger, B. Szyszka, R. Geyer, P. Lechner, H. Schade, M. Ruske, G. Dittmar, H.-P. Bochem, Thin Solid Films 442 (2003) 158.

[4] J. Hüpkes, B. Rech, S. Calnan, O. Kluth, U. Zastrow, H. Siekmann and M. Wuttig, Proc. 5th Int. Conf. on Coatings on Glass, Saarbrücken, Germany (2004) 895-903.

[5] T. Repmann, T. Kilper, C. Zahren, H. Stiebig, B. Rech, Proc. of the 31st IEEE Photovoltaic Specialists Con-ference and Exhibition, Orlando, USA (2005), im Druck.


54


Transparente, leitfähige Oxidschichten (TCO, transparentconductive oxide) erfüllen zentrale Funktionen in Dünn-schichtsolarzellen. In Siliziumdünnschichtsolarmodulen ist neben einer guten elektrischen Leitfähigkeit und einer geringen optischen Absorption des TCO´s auch wesentlich,welches Lichteinfangpotenzial (“light trapping”) in derphotoaktiven Siliziumschicht dieses TCO aufgrund seinerOberflächenmorphologie besitzt. Die durch einen hohenLichteinfang mögliche Schichtdickenreduktion des Absor-bers reduziert die Depositionszeiten und die Lichtalterungder Siliziumdünnschichtsolarzellen und senkt damit direktdie Kosten pro Wp.

Von Floatglasproduzenten hergestelltes TCO basierend auf fluor-dotiertem Zinnoxid (SnO2:F) ist kommerziellerhältlich aus den USA (Pilkington North America und AFG Industries) sowie Japan (Asahi Glass und Nippon Sheet Glass), aber entweder nicht optimal angepasst an die Anforderungen von Dünnschichtsolarmodulen oder wie im Falle von Asahi U teuer und großflächig nicht erhältlich. Im Vergleich zum weit verbreiteten fluor-dotierten Zinnoxid ist Zinkoxid (ZnO) auch ein vielver-sprechender Kandidat als kostengünstiges und umwelt-freundliches TCO für Dünnschichtsolarzellen. NiedrigereDepositionstemperaturen von um 200 °C eröffnen zu-dem die Möglichkeit einer breiteren Substratauswahl 55

U. Kroll

[email protected]

A. Hügli

G. Androutsopoulos

S. Benagli

J. Meier

Unaxis SPTec SA

O. Kluth

H. J. Kuhn

D. Plesa

M. Poppeller

A. Büchel

Unaxis Balzers AG

S. Faÿ

Institut de

Microtechnique (IMT)

U. Kroll • Session III FVS • Workshop 2005

Abscheidung von ZnO-Schichten mittels derLPCVD-Technik für dieAnwendung in derDünnschichtphotovoltaik

und ferner dieses TCO auch direkt als Rückkontakt inDünnschichtsolarzellen einzusetzen.

Die Firma Unaxis AG greift die vom Institut de Microtech-nique in Neuchâtel erarbeitete LPCVD (Low PressureChemical Vapor Deposition) Abscheidetechnik für hoch-texturierte Zinkoxidschichten auf und hat sich zum Zielgesetzt, diesen Prozess auf Flächen von über einem Qua-dratmeter aufzuskalieren. Siemens setzte bereits in den 90er Jahren diese Art Zinkoxid in p-i-n a-Si:H-Module mithohem Wirkungsgrad in einer Pilotproduktion erfolgreichein [1]. In diesem LPCVD-Prozess reagieren Diethylzink undWasserdampf an der Substratoberfläche bei Temperaturenum 200 °C unter reduziertem Druck zu Zinkoxid (Abb. 1).Bei geeigneten Prozessbedingungen können Schichten mitexzellenter Oberflächentextur direkt ohne irgendeine Nach-behandlung bei Raten von über 25 Å/s unter 200 °C ab-geschieden werden. Eine ausgeprägte pyramidale Ober-flächentextur (Abb. 2) konnte mittels Elektonenmikroskop-aufnahmen festgestellt werden und ist im Einklang mitRöntgenbeugungsmessungen, die ein stark preferentiellesWachstum in (110) Richtung ergeben.

U. Kroll • Session III

Abbildung 1

Schematische Dar-

stellung des LPCVD-

Reaktionsprinzips für

die Abscheidung von

Zinkoxidschichten

56


heating plate substratevacuum chamber

to pump

shower head

H2ODEZ Zn(C2H5)2

p = 1 mbar

T = 200 °C

DEZ & H2O

Tabelle 1

Vergleich von fluor-

dotiertem SnO2

von Asahi und

dem LPCVD-ZnO

Eine Hinzugabe von geringen Mengen Diboran zu denProzessgasen ermöglicht eine Dotierung des abgeschiede-nen ZnO-Materials und führt zu hochleitfähigen und hoch-transparenten TCO-Schichten. Für ca. 2 µm dicke Schichtenwurden spezifische Schichtwiderstände im Bereich von 1.4mOhm cm erreicht. Die Konzentration und Beweglichkeitder Ladungsträger wurde mittels Hallmessungen bestimmt,und die Dotiereffizienz analysiert. In Tab. 1 werden diewesentlichen Eigenschaften von dem besten, kommerziellerhältlichen fluor-dotierten SnO2 (Asahi type U) mit demLPCVD-Zinkoxid verglichen.

57


Abbildung 2

Elektronenmikros-

kopaufnahme der

Oberfläche der

Zinkoxidschichten


Acc: V Spot Magn Det WD 500 nm20.0 kV 3.0 40000x SE 9.4 ZnO 52

Film thickness

Sheet resistance

Resistivity

Carrier concentration

Hall-Mobility

SnO2:F (Asahi U)

0.8 - 0.9 µm

11 - 13 -Ωsq

1 mΩ cm

~ 1020 cm-3

36 cm2/Vs

LPCVD ZnO

2 µm

6 - 8 Ωsq

1.4 mΩ cm

~ 1020 cm-3

32 cm2/Vs

Die hohe optische Lichtstreuung und Transmission der ZnO-Schichten wurden durch optische Transmissionsmessungenbestätigt (Abb. 3). Die herausragenden Eigenschaften diesesTCO´s wurden durch Zell- und Modulresultate am Institutfür Mikrotechnik (IMT) in Neuchâtel bereits mehrfach nach-gewiesen [2-4]. Resultate von amorphen Einfachzellen ab-geschieden auf diesem LPCVD ZnO weisen im Vergleichzum besten kommerziell erhältlichen SnO2 (Asahi type U)eine höhere Quanteneffizienz aus und bestätigen das enor-me Lichtstreuungspotenzial dieser ZnO-Schichten [2-4].Das IMT präsentierte amorphe p-i-n-Einfachzellen miteinem stabilisierten Wirkungsgrad von 9.47 % (NREL bestätigt) unter Verwendung dieser ZnO-Schichten fürVorder- und Rückkontakt [2-4].

Die Firma Unaxis AG skalierte unter Beibehaltung der ZnO-Eigenschaften den am IMT entwickelten „modifizierten“LPCVD-Prozess auf. Gegenwärtig können Gläser mit einerGröße von 1.100 mm auf 1.250 mm homogen mit diesemqualitativ hochwertigen TCO beschichtet werden (Abb. 4,5).


Abbildung 3

Totale und diffuse

optische Transmission

von SnO2 (Asahi U

Typ) und dem LPCVD-

Zinkoxid

58


100

80

60

40

20

0

400 600 800 1000

Wavelength [nm]

Tran

smis

sion

[%

]

ZnOSnO2 (U-type)

totalglass/TCO

diffuse

Literatur

[1] R. van den Berg, H. Calwer, P. Marklstorfer, R. Meckes,F. W. Schulze, K. -D. Ufert and H. Vogt, „7% Stable Efficiency large area a-Si:H Solar Modules by Module Design Improvement“, Solar Energy Materials and Solar Cells 31 (1993) pp. 253-261

[2] J. Meier, U. Kroll, S. Dubail, S. Golay, J. Dubail, A. Shah, „Efficiency Enhancement of Amorphous Silicon p-i-n Solar Cells by LP-CVD ZnO“,Proceedings of the 28th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Anchorage, USA, September 2000, 2000, pp. 746-749 59


Abbildung 4 (links)

Foto einer 1.4 m2

großen ZnO beschich-

teten Glassscheibe

Abbildung 5 (rechts)

Uniforme Textur des

ZnO´s über eine

Fläche von 1.050 mm

x 1.200 mm


[3] J. Meier, J. Spitznagel, S. Faÿ, C. Bucher, U. Graf, U. Kroll, S. Dubail, A. Shah, „Enhanced Light-Trapping for Micromorph Tandem Solar Cells“Proceedings of the 29th IEEE Photovoltaic Specialist Conference, New Orleans, May 2002, pp. 1118-1121

[4.] J. Meier, J. Spitznagel, U. Kroll, C. Bucher, S. Faÿ, T. Moriarty, A. Shah,„High-Efficiency Amorphous and „Micromorph“ Silicon Solar Cells“,Proceedings of the 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, Osaka, May 2003, CD-ROM, ISBN 4-9901816-3-8, 2004, S2O-B9-06, pp.2801-2805.


60


Die Firma Würth Solar GmbH & Co. KG hat im Jahre 2000eine Pilotfertigung für CIGS-Dünnschichtsolarzellen inBetrieb genommen. Diese Linie mit einer maximalenJahreskapazität von derzeit 1.5 MWp (ca. 12.000 m2) istdie Vorstufe für eine Serienfertigung mit mindestens zehn-fachem Produktionsvolumen. Bei dieser angestrebtenGrößenordnung sind Herstellkosten zu erwarten, die unterden Kosten für konventionelle kristalline Siliziummodule lie-gen. Der bisher eingesetzte TCO-Prozess hat jedoch nocheinen vergleichsweise hohen Anteil an den Herstellkosten.Der Entwicklungsschwerpunkt liegt - neben weitererQualitätsverbesserungen - auf der Reduzierung derMaterialkosten.

Der schematische Aufbau einer CIGS-Dünnschichtsolarzelleist in Abb. 1 dargestellt. Eine dazugehörige REM-Aufnahme(Abb. 2) zeigt einen Halbschnitt des gesamten Schicht-paketes.

Die Herstellung einer solchen Dünnschichtsolarzelle erfolgtaußer für die Pufferschicht mittels Vakuum-Verfahren (PVD).Als Substrat wird Fensterglas verwendet (Dicke 2-4 mm), 61

M. Oertel

[email protected]

B. Dimmler

Würth-Solar GmbH

& Co. KG

M. Oertel • Session III

Abbildung 1

Schematischer Aufbau

einer CIGS-Dünn-

schichtsolarzelle mit

monolithischer Ver-

schaltung von zwei

Einzelzellen


TCO-Schichten für die CIGS-Solarmodulproduktion

Aufbau einer CIS Dünnschicht-Solarzelle

ZnO:Al (1µm)i-ZnO (0,05 µm)

CdS (0,05 µm) CIGS (2µm)

Mo (0,5µm)

Substrat(2-4 mm)

das ganzflächig mit Molybdän (300-500 nm) als Rückkon-takt beschichtet wird. Anschließend wird das Absorberma-terial (CIGS) und eine Pufferschicht aus CdS aufgebracht.Abschließend folgt die Herstellung des Frontkontaktes, welcher aus einer Zinkoxidschicht besteht. Zwischen deneinzelnen Beschichtungen wird die monolithische Serien-verschaltung in insgesamt drei Schritten realisiert (Abb. 1).Um das Solarmodul im Ganzen gegen Feuchtigkeit undWärme zu schützen, bedarf es einer Glas-Glas Lamination.

Mit diesen Technologien wurde in den letzten Jahren einebeachtliche Wirkungsgradentwicklung erreicht (Abb. 3a).Im Jahr 2003 wurde erstmals die 10%-Marke übertroffen.Gegenwärtig können Großmodule mit einen durchschnittli-chen Wirkungsgrad von über 11% gefertigt werden. In derSpitze haben einzelne Module um 13% Wirkungsgrad.Neben dem Standardmodul mit einer Fläche von 120 cm x60 cm werden auch kundenspezifische Module hergestellt,die elektrisch, optisch sowie auch in ihrer Form an die An-wendung angepasst werden. Eine typische U-I-Kennlinie istder Abb. 3b zu entnehmen.


Abbildung 2

Rasterelektronen-

mikroskop-Aufnahme

einer CIGS-Dünn-

schichtsolarzelle

62


Acc: V Spot Magn Det WD 2µm25.0 kV 4.0 286 | 3x SE 8.4

ZnO

CIGS

Mo

Glas

Abbildung 3b

Typische Kennlinie

eines 120 x 60 cm2

großen CIGS-Moduls;

Elektrische Kenndaten:

eta = 12.14 %;

PMAX = 80.38 W;

FF = 69.9 %;

VOC = 46.34 V;

ISC = 2.48 A

Wie schon erwähnt wird als TCO-Material Zinkoxid in einerDoppelschicht eingesetzt. Auf die Pufferschicht aus CdSwird zunächst eine dünne undotierte ZnO-Schicht (i-ZnO)aufgebracht. Darauf wird eine mit Aluminium dotierteZnO-Schicht (ZAO) abgeschieden. Die Herstellungsverfah-ren beider Schichten sind unterschiedlich. So wird das i-ZnO mittels RF-Sputtern und das ZAO mittels DC-Sputter-verfahren vom keramischen Target bei hohen Leistungs-dichten hergestellt. Die Abscheidungen erfolgen in einerDurchlauf-Sputteranlage mit einer Beschichtungsbreite von60 cm und ohne aktives Heizen.

63


Abbildung 3a

Durchschnittliche

Wirkungsgradentwick-

lung bei Würth-Solar

von 2001 bis 2004 auf

120 x 60 cm2 großen

CIGS-Solarmodulen


2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

12

10

8

6

Wirk

ungs

grad

[%

](A

per

tur)

Spannung [V]

Jahr

2001 2002 2003 2004

0 10 20 30 40 50

8,9

9,810,0

11,2

Stro

m [

A]

Mit optimierten Herstellbedingungen werden für die CIGS-Zelle gute TCO-Eigenschaften erreicht (Rsq auf Glas = 5-8Ohm, Tmax = 86-89 %, T400-800 nm = 74-79 %, Beweglich-keit = 18-22 cm2/Vs, Ladungsträgerkonzentration = 3-5*1020 cm-3). In Abb. 4 sind die Transmissionsverläufe über dieWellenlänge für die Einzelschichten und die Doppelschicht(i-ZnO, ZAO, i-ZnO+ZAO) dargestellt.

Neben den opto-elektronischen Eigenschaften ist dieFeuchte-Wärme-Stabilität (Damp-Heat-Test, 85 °C @ 85 %rel.F.) der ZAO-Schichten eine sehr wichtige Eigenschaft.Untersuchungen an ZAO-Schichten, die auf das Schicht-paket abgeschieden wurden, zeigen je nach Herstellungs-verfahren (Reaktivprozess vs. keramischer Prozess) einunterschiedliches Stabilitätsverhalten (Abb. 5).


64


Abbildung 4

Transmissionskurven

von ZnO-Schichten

100

80

60

40

20

100

80

60

40

20

100

80

60

40

2

0

λ [nm]

400 600 800 1000 1200

i-ZnO

ZAO

i-ZnO + ZAO

T [%

]

Aufgrund des Widerstandsanstieges bei Feuchte-Wärme-Einfluss ist eine zusätzliche aufwändige Verkapselung notwen-dig, um die Module gegen Umwelteinflüsse zu schützen.

In Hinblick auf die Kostenreduktion spielt neben der besse-ren Damp-Heat-Stabilität (geringere Schichtdicke möglich)auch der Einsatz neuartiger „Sintertargets“, welche wesent-lich billiger in ihrer Herstellung sind als die bisher verwen-deten „HIP-Targets“, eine wichtige Rolle. Hier wurden schonerste Versuche durchgeführt, in denen sich allerdings zeig-te, dass besondere Anforderungen an die Prozessführungnotwendig sind, um auch bei hohen Leistungsdichten noch stabil arbeiten zu können.

Der Sputterprozess mit keramischen Zinkoxid-Targets ist aus produktionstechnischer Sicht ein sehr robuster undreproduzierbarer Prozess, was sich z. B. in der Prozessaus-beute von über 98 % widerspiegelt. Aus diesem Grundwird auch in Zukunft auf den Einsatz von keramischenZAO-Targets gesetzt. 65


Abbildung 5

Abhängigkeit des

ZAO-Flächenwider-

standes auf CIGS-

Absorber (im unver-

kapselten Zustand)

von der Damp-Heat

Zeit bei unterschied-

lichen Herstellungs-

verfahren (reaktiv vs.

keramischer Sputter-

prozess)


1000

100

10

10 200 400 600 800 1000

Damp heat [h]

keramisch

reaktiv

R sq

[Ω]

Status der CIGSSe-Pilotfertigung in München

Seit einigen Jahren wird in unserer Abteilung eine Variantedes sogenannten „Stacked-Elemental-Layer“-Prozesses fürdie CIGSSe-Absorberherstellung entwickelt: Die Metall-schichten bzw. das Selen werden bei Raumtemperatur mittels DC-Sputtern (CIG) bzw. Verdampfen (Se) auf dieMolybdän-Rückelektrode abgeschieden und anschließendin einem Schnelltemperprozess (RTP, rapid thermal anne-aling) in Schwefelatmosphäre zum Halbleiter prozessiert.Der Produktionsablauf mit allen Beschichtungs- und Struk-turierungsprozessen für monolithisch-serienverschalteteCIGSSe-Solarmodule ist detailliert in der Literatur darge-stellt [1].

Aktuell liegt der mittlere Wirkungsgrad der Pilotfertigungbei 12.6 ± 0.2 % für unverkapselte, 30 x 30 cm2 großeModule mit einem aktuellen Spitzenwirkungsgrad von 13.0 %. Zusätzlich zu der 30 x 30 cm2-Pilotlinie wurde imDezember 2004 eine Kleinserie von Modulen im Linien-Vollformat 60 x 90 cm2 gefertigt. Der mittlere Wirkungs-grad dieser vierzig Scheiben von 12.5 ± 0.3 % beweist eindrucksvoll die gute Großflächenhomogenität unseresProzesses. Auch hier betrug der Spitzenwert 13.0 %, diemittlere Leistung der Module lag bei > 60 W.

S. Visbeck • Session III

S. Visbeck

Shell Solar GmbH

[email protected]

66


Einsatz von n-ZnO:Al als Fensterschicht in derPilotfertigung von CIGSSe-Solarmodulen: Status & Entwicklung

Aufskalierung der ZnO-Sputterprozesse

Um auch Vollformat-Module von 60 x 90 cm2 prozessierenzu können, musste die vorhandene Vertikal-Sputteranlagedes Typs Leybold ZV350 aufgerüstet werden, da sie ur-sprünglich nur für max. 35 cm Substratbreite ausgelegtwar. Der RF-i-ZnO-Prozess konnte durch angepasste Blen-den tauglich gemacht werden, für den DC-n-ZnO:Al-Prozess musste eine neue Kathode von 700 mm Länge ein-gebaut werden. Mit dieser Kathode wurde ohne Blendeneine Schichtdickenvariation von ±12.5 % über die Breitevon 60 cm realisiert, jedoch mit bis zu 25 % wenigerSchichtdicke in den aktiven Randbereichen. Durch dreiIterationen im Blendendesign gelang es, diese Werte auf<1.5 % Streuung über die Breite und einer maximalenÜberhöhung am Rand von 3 % zu drücken. Die mit diesenTCO-Schichten erreichten Wirkungsgrade von bis zu 13%und Füllfaktoren bis > 68 % sprechen für die Qualität derSchichten.

Untersuchung von keramisch gesputter-ten n-ZnO:Al-Schichten mit reduziertemAl-Gehalt von 1%

Der Schichtwiderstand einer TCO-Schicht hängt bekannter-maßen sowohl von der freien LadungsträgerkonzentrationNe als auch von deren Beweglichkeit µe ab. Da eine Zunah-me von Ne jedoch zu einer Verminderung der Transmissionim NIR und damit im solar-aktiven Bereich einer CIGSSe-Solarzelle führt, liegt es nahe, zur Verbesserung des Schicht-widerstandes vor allem µe zu erhöhen und Ne möglichstgering zu halten. Aus diesem Grund wurden Schichten mit reduzierter Al-Dotierung abgeschieden. Die geringereDotierung erlaubt es, dickere Schichten mit gleicher Trans- 67

S. Visbeck • Session III FVS • Workshop 2005

mission zu prozessieren und so über die verbesserte Kristalli-nität der dicken Schichten und die verminderte Streuung an geladenen Störstellen (Dotierzentren) eine bessereBeweglichkeit zu erhalten. Abb. 1 zeigt die Auftragung der integralen Transmission gegen den Schichtwiderstandvon n-ZnO:Al-Schichten mit unterschiedlichem Al-Gehalt. Die Einsatz-Graphik zeigt die Relation des Schichtwider-standes zur Schichtdicke.

Wie man deutlich sieht, liegen die gering dotierten Schich-ten bei gleichem Widerstand deutlich oberhalb der Referenz-schichten. Die Zugabe von Wasserstoff zum Sputtergas be-wirkt zwar eine Verringerung der Abscheiderate um ca.12 %,jedoch sinkt der Schichtwiderstand merklich, ohne jedochzu deutlichen Transmissionseinbußen zu führen. Als weiterer Vorteil der dickeren, gering dotierten Schichtenist ihre höhere Stabilität im Feuchte-Hitze-Test zu nennen.Der Schichtwiderstand gering dotierter Schichten veränder-


Abbildung 1

Integrale Transmission

vs. Schichtwiderstand

von n-ZnO:Al-Schich-

ten mit unterschiedli-

chem Al-Gehalt. Die

Einsatz-Grafik zeigt

die Relation des

Schichtwiderstandes

zur Schichtdicke.

68


86

84

82

80

78

76

74

72

70

13121110

9876543

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

600 800 1000 1200 1400

Thickness (nm)

Sheet rho (Ω/square)

n-ZnO:Al 1% ( : w/H2)

n-ZnO:Al 2% n-ZnO:Al 2%

from new 700 mm cathode

inte

gral

tra

nsm

issi

on (

%)

te sich über 1.000 Stunden bei 85 °C und 85% rel. Feuchteum ca. 15% weniger als der mit 2 % Al dotierter Referenz-schichten gleichen Ausgangswiderstands.

Reaktiv gesputterte n-ZnO:Al-Schichten vom Doppel-Rollenmagnetron

In Zusammenarbeit mit der Fa. v. Ardenne Anlagentechnikwurden n-ZnO:Al-Schichten untersucht, die reaktiv voneinem Doppel-Rollenmagnetron gesputtert wurden. DieProzesskontrolle dieses innovativen Verfahrens ist jedochdeutlich komplizierter als beim keramischen Prozess unddie Schichteigenschaften sind qualitativ noch schlechter,wie man in Abb. 2 sieht.

Analog zu Abb. 1 ist hier wieder die integrale Transmissiongegen den Schichtwiderstand aufgetragen und man er-

69


Abbildung 2

Integrale Transmission

vs. Schichtwiderstand

von reaktiv gesputter-

ten n-ZnO:Al-Schichten

im Vergleich mit Schich-

ten von keramischen

Targets. Es ist ein deut-

licher Zusammenhang

zwischen Widerstand

und integraler Trans-

mission erkennbar.


84,0

83,5

83,0

82,5

82,0

81,5

81,0

80,5

80,06,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5

inte

gral

tra

nsm

issi

on (

%)

Sheet rho (Ω/square)

reactively sputtered n-ZnO layers (1µ)

ceramic 1% Al target (1,16µ layer)

01/2005

03/2004

ceramic Pilot 2 Ref. (650 nm layer)

kennt einen deutlichen Zusammenhang zwischen beidenEigenschaften. Bei den reaktiv abgeschiedenen n-ZnO:Al-Schichten scheint die Verbesserung des Widerstandes ausder Erhöhung der freien Ladungsträgerkonzentration Ne

zu kommen. Hall-Effektmessungen bestätigen diese Ver-mutung. Man sieht jedoch, dass noch viel Verbesserungs-potenzial im Vergleich zu den Schichten von keramischenTargets besteht. Als TCO-Fensterschicht auf CIGSSe bestä-tigt sich diese Tendenz: CIGSSe-Module mit reaktiv gesput-terter Frontelektrode zeigen einen im Mittel ca. 4 % gerin-geren Wirkungsgrad, wobei sie ca. 1.5 % weniger Kurz-schlussstrom (aus der geringeren Transmission) und ca. 3%weniger Füllfaktor (aus dem höheren Schichtwiderstand)erreichen. Diese Unterschiede sind jedoch so gering, dass man optimistisch sein kann, die reaktiv gesputtertenn-ZnO:Al-Schichten durch weitere Prozessentwicklungnoch deutlich zu verbessern, da diese Entwicklung erst am Anfang steht.

Danksagung

Shell Solar dankt Herrn M. Ruske (Applied Films GmbH) fürdie Berechnungen der 60 x 90 cm2-Sputterblenden undHerrn Dr. M. Dimer (v. Ardenne Anlagentechnik GmbH)für die sehr kooperative und fruchtbare Zusammenarbeit.

Literatur

[1] J. Palm, V. Probst, W. Stetter, R. Tölle, T.P. Niesen, S. Visbeck, O. Hernandez, M. Wendl, H. Vogt, H. Calwer, B. Freienstein and F. Karg, Proc. E-MRS, Strassburg, 2002.


70


Einleitung

Großflächige Cu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen (CIS)haben über die letzten Jahre erfolgreich Fuß im Photovol-taik-Markt gefasst. Nach der erfolgreichen Pilotfertigungund dem Nachweis der Fertigungsreife wird derzeit derÜbergang zur Großserienfertigung vorbereitet. Für eineerfolgreiche Großserienfertigung sind zuverlässige, effizien-te und kostengünstige Verfahren zur Herstellung der ein-zelnen Schichten einer CIS-Dünnschichtsolarzelle, die aucheine hohe Produktstabilität gewährleisten, notwendig. Indieser Hinsicht wird in diesem Beitrag über die Herstellungund Charakterisierung von transparenten ZnO:Al2O3-Kon-taktschichten (ZAO) und ihre Anforderungen für CIS-Solar-zellen berichtet.

Die Widerstandsfähigkeit der abgeschiedenen ZAO-Schich-ten gegenüber Feuchteeinwirkung bei erhöhter Temperaturdient als relatives Maß für die Langzeitstabilität der TCO-Schichten in den CIS-Modulen. Wenngleich durch eineoptimale Verkapselung die Feuchtedegradation sehr starkabgemildert werden kann, so ist doch im Hinblick auf eineAnwendung z. B. in flexiblen Solarmodulen eine hoheFeuchtestabilität der ZAO-Schichten anzustreben. Hierzuwurden mehrere Versuchsreihen an ZAO-Schichten ver-schiedener Herstellung auf CIS-Modulen im Feuchte-Wärme-Klimatest durchgeführt. 71

R. Menner

[email protected]

M. PowallaZSW

R. Menner • Session III FVS • Workshop 2005

Transparente ZnO:Al2O3-Kontaktschichten fürCu(In,Ga)Se2-Dünnschichtsolarzellen

Experimentelles

Aufgrund der erforderlichen hohen Beschichtungsratenkommen für die Abscheidung der ZAO-Schichten imWesentlichen Magnetronsputterprozesse mit DC- oder MF-Anregung in Betracht. Der Sputterprozess kann hier-bei teilreaktiv von keramischen Targets oder vollreaktiv in Argon-Sauerstoff-Atmosphäre vom metallischen Zn:Al-Target erfolgen. Die Entwicklung und Optimierung erfolgtam ZSW in einer Durchlaufsputteranlage mit PK500-Ka-toden mit 30 cm-Beschichtungsbreite. Neben der Opti-mierung von Sputterdruck und Sauerstoffpartialdruck beikeramischen Targets wurde zur Optimierung der dynami-schen ZAO-Sputterabscheidung insbesondere der Einflussder Targetabnutzung auf die Schichtabscheidung mit Hilfestatischer Abdrücke untersucht. Dabei handelt es sich umAbscheidungen auf stehende Glas-Substrate, die positions-abhängig stark unterschiedliche Schichteigenschaften lie-fern. Die Schichteigenschaften ändern sich in der Regelrelativ stark symmetrisch zur Targetlängsachse in Abhängig-keit des Abstandes von dieser.

Die Charakterisierung der ZAO-Schichten erfolgt am ZSWmittels elektrischer (Widerstand, Hall), optischer (Transmis-sion, Reflexion) und struktureller Methoden (REM). AnKleinmodulen, bei denen der Einfluss der Feuchte-Wärme-Behandlung (DampHeat-Test) zu untersuchen ist, werdenvor und nach jedem DampHeat-Schritt nach ca. 50 h, 210 h bzw. 1.000 h die Änderungen des ZAO-Flächen-widerstandes auf der CIS-Schicht mittels 4-Punkt-Messungund die Änderung der Solarmodulparameter durch Messender IU-Kennlinien bestimmt.

R. Menner • Session III

72


Ergebnisse

Optimierung der ZAO-Schichteigen-schaften durch O2-Zugabe

Abb. 1 belegt die engen Korrelationen der Schichteigen-schaften Flächenwiderstand, (maximale) Transmission undTCO-Qualität mit den entsprechenden ModuleigenschaftenFüllfaktor, der hauptsächlich durch den Serienwiderstanddurch das ZAO beeinflusst wird, Kurzschlussstrom undWirkungsgrad. Der optimale Bereich für die TCO-Qualitätund den Modulwirkungsgrad kennzeichnet eine S-förmigeKurve mit annähernd konstantem Ar/O2-Verhältnis (TCO-Qualität ist modifiziert nach Haacke: φTC = [Tmax/Tglas]10/Rsh).

73

R. Menner • Session III FVS • Workshop 2005

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40

Totaldruck (Ar + 02) [Pa]

Flächenwiderstand (Ohm)

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40


Füllfaktor

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40


Photostromdichte [mA/cm2]

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40


max. Transmission [%]

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40


TCO-Qualität Haacke [1/Ohm]

0.4

0.3

0.2

0.1

00.35 0.70 1.05 1.40


Wirkungsgrad [%]

24

20

16

12

8

90

88

86

84

82

80

0.74

0.72

0.70

0.68

0.66

0.64

0.075

0.065

0.055

0.015

0.035

0.025

12.5

12.0

11.5

11.0

10.5

25

24

23

22

Abbildung 1 Optimierung der ZAO-Schichteigenschaften (Widerstand und Transmission) für die Anwen-

dung in CIS-Dünnschichtsolarzellen durch Variation des Total- und des Sauerstoff-Partialdrucks. Die ganz

unterschiedlichen Totaldruckabhängigkeiten beim ZAO-Sputtern, die für konstanten O2-Partialdruck bzw.

für konstantes Ar/O2-Verhältnis berichtet wurden, lassen sich im O2 vs. Ar/O2-Diagramm nachvollziehen.

⇓ ⇓ ⇓

Statische Abdrücke vom keramischenZAO-Target

Statische Abdrücke verschiedener und unterschiedlich starkerodierter Targets zeigen eine eindeutige Abhängigkeit vonder Targeterosion. Im Laufe der Targetabnutzung tritt sogareine Inversion des Widerstandsprofils und auch andererelektrischer und optischer Eigenschaften auf. Die lateralen


Abbildung 2

Schematischer Quer-

schnitt durch Target

und Beschichtungs-

bereich bei statischen

Beschichtungen

Abbildung 3

Widerstands- und

Dickenprofile einer

statischen DC-Mag-

netron-Abscheidung

auf Glas bei einem

neuen ZAO-Target.

Der graue Balken

deutet die Position

und Ausdehnung

des Targets an.

74


Position

Substrate

ZAO-Target

Blende geerdet

Gas-Zufluss

125

100

75

50

25

0

1000

800

600

400

200

0-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Position bezüglich Targetmitte [mm]

Target

Fläc

henw

ider

stan

d [O

hm]

Dic

ke [

nm]

Änderungen der spezifischen Leitfähigkeit sind sowohldurch Ladungsträgerdichte als auch -beweglichkeit glei-chermaßen verursacht (Abb. 2,3,4). Die Profile sind eherwenig abhängig von Prozessparametern wie z. B. Druck,Leistung, geringer O2-Zugabe oder Target-Substrat-Ab-stand. Als Ursache wird eine geänderte Richtcharakteristiknegativer O- -Ionen von der profilierten Targetoberflächevermutet.

Untersuchungen zur Feuchtestabilitätvon ZAO-Schichten unterschiedlicherHerstellung

ZAO-Schichten von ca. 1 µm Schichtdicke wurden jeweilsin unterschiedlichen Labors (HMI, Berlin, IPV, Jülich, ZSW,Stuttgart) auf CIS-Absorber (Würth Solar) abgeschieden undam ZSW zu 10 cm x 10 cm-Testmodulen vervollständigt.

75


Abbildung 4

Widerstands- und

Dickenprofile wie in

Abb. 3 für ein abge-

nutztes ZAO-Target

(zum besseren Ver-

gleich sind die Werte

des unbenutzten

Targets schwach grau

markiert). Das oben

gezeigte Querschnitts-

foto des abgenutzen

Targets zeigt das

Erosionsprofil.


125

100

75

50

25

0

1000

800

600

400

200

0

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Position bezüglich Targetmitte [mm]

abgesputtetes Targetneues Target

Dic

ke [

nm]

Fläc

henw

ider

stan

d [O

hm]

Abb. 5 zeigt REM-Querschnittsaufnahmen der ZAO-Schich-ten auf CIS sowie das Stabilitätsverhalten im verschärftenDampHeat-Test über 1.000 h ohne jegliche Verkapselung.


Abbildung 5

ZAO-Schichten unter-

schiedlicher Abschei-

dung auf CIS-Substra-

ten bei jeweils gleicher

Vergrößerung. Neben

den wichtigsten Her-

stellparametern ist

noch die relative

Zunahme des ZAO-

Flächenwiderstandes

angegeben.

a) HMI: DC, ~160 °C,

mit Pendeln

Rsq-Zunahme: • 64

b) HMI: RF, ~160 °C,

mit Pendeln

Rsq-Zunahme: • 8.3

76


Acc: V Spot Magn Det WD 500 nm5.00 kV 3.0 100000x TLD 5.4 D: 258028

5a

Acc: V Spot Magn Det WD 500 nm5.00 kV 3.0 100000x TLD 5.0 F: 257666

5b

Die starke Erhöhung des ZAO-Flächenwiderstands (Abb. 6)führt zu starker Abnahme des Füllfaktors und der Modul-wirkungsgrade. Die Feuchtestabilität ist aufgrund der höhe-ren Schichtdichte mit weniger Rissen zwischen den Körnernbei RF-Anregung in der Regel besser als bei DC-Abscheidung.

77


Abbildung 5

c) IPV: RF, ~ 200 °C,

mit Pendeln


d) ZSW: DC, < 150 °C



Acc: V Spot Magn Det WD 500 nm5.00 kV 3.0 100000x TLD 4.9 C: 258044

Acc: V Spot Magn Det WD 500 nm5.00 kV 3.0 100000x TLD 5.9 C: 257818

5c

5d


Abbildung 6

Zunahme des auf

den Kleinmodulen

gemessenen ZAO-

Widerstandes mit

zunehmender Damp-

Heat-Dauer mit ZAO-

Beschichtungen von

HMI, IPV und ZSW

78


100000

10000

1000

100

10

1

-160°C HMI

DC RF RF (+iZnO) 2x 1x 2x

IPV

RF 150°C RF 200°C 3x 3x

ZSW

DC - 150°C 2x

Fläc

henw

ider

stan

d (O

hm)

vor Dampheatnach 050h Dampheatnach 211h Dampheatnach 999h Dampheat

Solarmodule auf der Basis von Chalkopyrithalbleitern zeich-nen sich aus durch hohen Wirkungsgrad und gute Stabili-tät. Lichtinduzierte Degradation wird nicht beobachtet. Die Stabilität zeigt sich sowohl bei Langzeitmessungen imFreien als auch in Laborversuchen bei erhöhter Temperatur(dry heat, 85 °C) [1]. Verkapselte Module bestehen auchden Test der künstlichen Alterung bei erhöhter Temperaturund Luftfeuchtigkeit (Damp Heat Test, 85 % Feuchte bei 85 °C) und können gemäß EN/IEC 61646 zertifiziert wer-den. Bei unverkapselten Modulen beobachtet man dage-gen unter diesen Bedingungen eine signifikante Degrada-tion. Ein besseres Verständnis der Degradationsmechanis-men könnte dazu beitragen, die Anforderungen an dieVerkapselung zu reduzieren. Das bedeutet einen Kosten-vorteil bei Standard-Modulen und ist günstig für alternativeAnwendungen (z. B. flexible Module ohne Deckglas).

Die Degradation unverkapselter Module lässt sich imWesentlichen auf die Zunahme des Flächenwiderstandesder ZnO-Schicht zurückführen [2]. Diese führt zu einemhöheren Serienwiderstand und damit zu einer Abnahmedes Füllfaktors. Die Degradation des ZnO/Molybdän-Kon-takts, der für die serielle Verschaltung innerhalb des Moduls(monolithische Integration) benötigt wird, kann eine wei-tere Ursache für einen höheren Serienwiderstand sein, istaber nach unseren Messungen ein weniger signifikantesProblem.

Der Mechanismus, der zu einer Abnahme der Leitfähigkeitdes ZnO führt, wird im Einzelnen nicht verstanden. 79

R. Klenk • Session III FVS • Workshop 2005

Die Stabilität von ZnO bei beschleunigter Alterung

R. Klenk

[email protected]

M. Linke

H. Angermann

C. Kelch

M. Kirsch

J. Klaer

Ch. Köble

HMI

Wir beobachten, dass ZnO-Schichten auf Glas auch imDamp-Heat-Test annähernd stabil sind. Das unterschied-liche Verhalten auf Glas bzw. auf der Solarzelle könnte aufdie Diffusion aus den unteren Schichten der Solarzelle indie ZnO-Schicht zurückzuführen sein. Andererseits unter-scheidet sich die Mikrostruktur des ZnO auf der rauenSolarzelle deutlich von der auf dem glatten Glassubstrat.Insbesondere scheinen Korngrenzen der Absorberschicht zu Bereichen zu führen, in denen das Wachstum derwesentlich feinkörnigeren ZnO-Schicht gestört ist. BeimÄtzen in verdünnter Salzsäure werden diese Bereiche be-vorzugt angegriffen.

Zur besseren Unterscheidung chemischer und strukturellerEffekte wurden ZnO-Schichten auf glatte und raue (textur-geätzte) Siliziumscheiben (Abb. 1) abgeschieden und dieLeitfähigkeit in Abhängigkeit von der Dauer des Damp-Heat-Tests gemessen. Das Ergebnis (Abb. 2) zeigt eindeutigden Einfluss der Substratrauigkeit. Nach Hall-Effekt-Messun-gen nimmt die Beweglichkeit stärker ab als die Dichte derfreien Ladungsträger. Messungen der optischen Reflexion(Plasmakante) deuten ebenfalls darauf hin, dass sich die

R. Klenk • Session III

Abbildung 1

Polykristalline ZnO-

Dünnschicht auf

einer texturgeätzten

Siliziumscheibe

(Rasterelektronen-

mikroskop-Aufnahme).

Die Mikrostruktur des

ZnO ist dem Bereich

gestört, in dem eine

Pyramide an die näch-

ste grenzt.

80


Mag = 40.000 k X 200 nm Detector = lens | WD = 4 mm | 5. Aug 2004EHT 10.000 kV Si, rauh Filename: Si-Mod-ZnO_05

Ladungsträgerdichte nur wenig verändert und dass außer-dem diese geringe Änderung unabhängig vom Substrat ist.Wir schließen daraus, dass die Störung des ZnO-Wachstumsnicht nur den Angriff der Feuchtigkeit begünstigt, sondernauch direkt an der Verschlechterung des Stromtransportsbeteiligt ist. Andererseits sollte die Ausbildung einer Barrierezu einer thermischen Aktivierung der Leitfähigkeit führen,die im Experiment nicht beobachtet wurde.

Zusammenfassend illustrieren die beschriebenen Messun-gen, dass die Mikrostruktur der ZnO-Schicht die Feuchte-stabilität stark beeinflusst. Diese Mikrostruktur wird maß-geblich durch das Substrat bedingt. Zum anderen habendie innerhalb des TCO-Vernetzungsprojekts durchgeführtenExperimente gezeigt, dass die Stabilität durch geeigneteDepositionsparameter optimiert werden kann [3]. Zukünf-tige Arbeiten sollten sich deshalb grundlegend mit demWachstum des ZnO im Zusammenspiel von Substrat undAbscheidung befassen. Der Transportmechanismus indegradierten Schichten muss zum besseren Verständnis 81


Abbildung 2

Leitfähigkeit von ZnO-

Dünnschichten auf

glattem und rauem

Siliziumsubstrat in

Abhängigkeit von der

Alterungszeit in feuch-

ter Hitze


8

6

4

2

00 10 50 100 500 1000

ZnO auf glattem SiZnO auf textur-geätztem Si

künstliche Alterung (h)

spez

ifisc

her

Wid

erst

and

(mΩ

cm

)

weiter untersucht werden. Wir hoffen, dass insbesonderedie Sondenmikroskopie [4] dazu beitragen kann, die elek-tronischen Eigenschaften der gestörten Bereiche besser zucharakterisieren.

Literatur

[1] R. Scheer, R. Klenk, J. Klaer, I. Luck, Solar Energy 77

(2004) 777.

[2] J. Klaer, R. Scheer, R. Klenk, A. Boden, Ch. Köble, Proc. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conf., Paris, France, 7-11 June 2004, W. Hoffman, J.-L. Bal, H. Ossenbrink, W. Palz, P. Helm (Eds.), WIP-Munich and ETA-Florence (2004) 1847.

[3] R. Menner, M. Powalla, in diesem Band.

[4] S. Sadewasser, Th. Glatzel, S. Schuler, S. Nishiwaki, R. Kaigawa, M.Ch. Lux-Steiner, Thin Solid Films 431 - 432 (2003) 257.


82


Documents

Session III ZnO-Schichten für Dünnschichtsolarzellen€¦ · U. Kroll • Session III Abbildung 4 (links) Foto einer 1.4 m2 großen ZnO beschich-teten Glassscheibe Abbildung 5 (rechts)