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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Silizium-Sauerstoff-Legierungen für Silizium Stapelsolarzellen

Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung und Anwendung von dotierten mikrokristallinen Siliziumoxid-Legierungen (a/µc-SiOx:H) in Silizium-Stapelsolarzellen und -Module.
Das Ziel unserer Arbeit ist es, die optische Leistung und die Wirkungsgrade der Bauelemente zu verbessern. Dabei werden herkömmlich dotierte Schichten mit neuartigen hochtransparenten und leitfähigen Schichten aus Silizium-Sauerstoff-Legierungen ersetzt.

Hydrogenisierte Siliziumoxid-Legierungen (a/µc-SiOx:H), die mittels PECVD-Technik erstellt werden, sind eine vielseitige Materialklasse für optoelektronische Anwendungen. Das Material ist ein Phasen-Gemisch aus mikrokristallinem Silizium (µc-Si:H) und amorphem Siliziumoxid (a-SiOx:H). Die Einbettung einer dotierten mikrokristallinen Phase im a-SiOx:H ermöglicht eine ausreichende Leitfähigkeit für hochtransparente Schichten mit einem Brechungsindex, der in einem weiten Bereich einstellbar ist.

Ein Ziel unserer Arbeit ist die Umsetzung von p-und n-dotierten µc-SiOx:H Schichten als Fensterschicht, Zwischen- und Rückreflektorschicht in Stapelsolarzellen. Dies erfordert Antworten auf viele wissenschaftliche und technische Fragen in Bezug auf hohe Transparenz, ausreichende Leitfähigkeit, reduzierte Reflexionsverluste, das Zusammenspiel mit der Frontkontakt-Topographie und der Stabilität nach lichtinduzierter Degradation dieser Schichten.

Publikationen

A. Lambertz, V. Smirnov, T. Merdzhanova, K. Ding, S. Haas, G. Jost, R.E.I. Schropp, F. Finger, U. Rau, “Microcrystalline silicon-oxygen alloys for application in silicon solar cells and modules”, Solar Energy Materials and Solar Cells 119, 134–143 (2013).

V. Smirnov, A. Lambertz, B. Grootoonk, R. Carius, F. Finger, “Microcrystalline silicon oxide (μc-SiOx:H) alloys: A versatile material for application in thin film silicon single and tandem junction solar cells”, Journal of Non-Crystalline Solids 358, 1954–1957 (2012).

A. Lambertz, T. Grundler, F. Finger, Hydrogenated amorphous silicon oxide containing a microcrystalline silicon phase and usage as an intermediate reflector in thin-film silicon solar cells, Journal of Applied Physics. 109, 113109-1-10 (2011).

Ansprechpartner:
Dr. Andreas Lambertz
Dr. Vladimir Smirnov
Dr. Tsvetelina Merdzhanova


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