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Institut für Energie- und Klimaforschung

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PECVD-Anlage für dynamische Deposition auf 40x40 cm² Substratgröße

PECVD-Anlage für dynamische Deposition auf 40x40 cm² SubstratgrößePECVD-Anlage für dynamische Deposition auf 40x40 cm² Substratgröße

Motivation und Ziele

Ziel ist es, die aktuellen Entwicklungen von Solarzellen auf kleiner Fläche mit industriellen Prozessen auf mittelgroße Solarmodule (40x40 cm²) zu übertragen. Dazu wird neben der konventionellen PECVD Beschichtung auch eine alternative Technik, die kontinuierliche PECVD Beschichtung mittels linearer Plasmaquelle, entwickelt. Die Schichten aus amorphem (a-Si:H) und mikrokristallinem (µc-Si:H) Silizium sollen mit hohen Wachstumsraten hergestellt werden, ohne Verlust von Homogenität und Qualität hinsichtlich den Materialeigenschaften (Schichtdicke, Kristallinität, opto-elektronische Eigenschaften). Von Ardenne Anlagen Technik, das Forschungs- und Applikationslabor Plasmatechnik, die Technische Universität Dresden und das Forschungszentrum Jülich arbeiten in Kooperation an diesem Projekt und bündeln hier ihre Erfahrungen. Es wird an einem Inline-Konzept für ein kostengünstiges industrielles Produktionsverfahren gearbeitet. Dazu gehört auch die Präparation von Solarzellen, ohne zwischen der Deposition von Kontakt- und Halbleiterschichten das Vakuum zu unterbrechen.

Technik

Eine alternative Beschichtungstechnik wird angewendet, insbesondere für die Herstellung von µc-Si:H-Schichten: kontinuierliche PECVD Beschichtung mittels VHF-Linearplasmaquelle (Very High Frequency). Bei dieser Technik bewegt sich das Glassubstrat vor der Plasmaquelle. Der Vorteil dieses Konzeptes ist die homogene Beschichtung auf Flächen über 1 m2. Im Gegensatz zur statischen Deposition im VHF-Regime, bei dem stehenden Wellen entstehen, ist die Homogenität durch die eindimensionalen Elektrode ermöglicht.

 

Die PECVD-Kammern sind Teil einer größeren Inline-Anlage, welche ursprünglich nur für Sputterprozesse ausgelegt war. Der PECVD-Teil besteht aus einer Ladekammer, einer statischen PECVD-Kammer (für Referenzschichten und dotierte Schichten, RF 13,56 MHz) und einer dynamischen PECVD-Kammer mit einer VHF-Linienquelle (60 MHz). Die Linienquelle wird eingesetzt zur Entwicklung von intrinsischen a-Si:H und µc-Si:H Schichten mit hohen Beschichtungsraten auf 40x40 cm² Substraten. Es sollte möglich sein Substrate bis zu einer Breite von 3 m homogen mit µc-Si:H zu beschichten. Unsere Anlage dient der industrienahen Prozessentwicklung für großflächige Anwendungen.

Aktuelle Forschungsthemen

 Das Ziel ist die Entwicklung einer linearen VHF-Plasmaquelle zur Beschichtung mit µc-Si:H mit hohen Raten (lokale Beschichtungsrate > 1 nm/s) ohne Verlust von Materialhomogenität und -qualität. Die Entwicklung des Beschichtungprozesses und der Plasmaquelle werden parallel durchgeführt. Für diese Entwicklung werden sowohl die Expertise im Feld der dynamischen Beschichtung bei der Technischen Universität Dresden als auch die Expertise der Abscheidung von Schichten hoher Qualität bei hohem Druck und hoher Leistung in Jülich kombiniert.

Weiterhin wird der Einfluss der Durchlaufgeschwindigkeit auf die Schichteigenschaften untersucht und mit statisch deponierten Materialen und Solarzellen verglichen. Des weiteren wird der Einfluss der Gasführung und der Verweilzeit auf die Abscheidung untersucht. Es ist hierbei herauszuarbeiten, was diesbezüglich der Unterschied zwischen den beiden Kammern (statische Beschichtung und dynamische Beschichtung) ist.

Ansprechpartner:


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