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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Großflächige PECVD-Anlage für 40×40cm2-Substrate

Das Ziel ist es, die Entwicklungen für kleinflächige Solarzellen (10×10 cm²) auf mittelgroße Solarmodule (40×40 cm²) zu übertragen bei der  industrielle “Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition” (PECVD) Verfahren eingesetzt werden. Ein kostengünstiges Einkammer-PECVD-Verfahren wurde als eine alternative Methode zu herkömmlichen Multikammer-Prozessen entwickelt. Wir beabsichtigen wasserstoffhaltige, amorphe (a-Si:H) und mikrokristalline (µc-Si:H) Silizium-Schichten und Solarzellen mit Einkammer-Prozessen zu produzieren, welche die selbe Qualität der Materialeigenschaften (optoelektronische Eigenschaften, Schichtdicke, Kristallinität) besitzen, wie Zellen aus Multikammer-Systemen.

Des Weiteren  arbeiten wir auch an der Entwicklung von in-situ-Laser-Behandlungsprozessen. Hierbei sollen sowohl p- und n-dotierte, als auch intrinsische Siliziumschichten mit einem Linien-Lasern behandelt werden. Ziel ist es, durch die Laserbehandlungen Limitierungen der Depositionsprozesse hauptsächlich hinsichtlich der Abscheidetemperatur zu überwinden und so die Qualität des behandelten Materials zu verbessern. Die hierfür eingesetzte Laserquelle stammt von der Firma LIMO Lissotschenko Mikrooptik.

Technische Ausstattung

Die PECVD-Anlage mit Substratgrößen von 40×40 cm² wurde von der Firma “Von Ardenne–Anlagentechnik” (Deutschland) hergestellt. Sie enthält zwei Depositionskammern (PC1 und PC2) und eine Ladekammer (LL). Die Konstruktion des Depositionssystems, speziell der PECVD-Elektrode, wurde in enger Zusammenarbeit mit Industriepartnern (VAAT und FAP, Dresden) entwickelt. Die PECVD-Kammer PC1 repräsentiert einen industriellen Reaktor mit vertikal angeordneter “Showerhead”-Elektrode, einem maximalem Basisdruck von ~10-7 mbar und Temperaturen von ca. ~200 °C. Die Elektrode kann mit RF-Frequenzen (13,56 MHz) betrieben werden. Ein Einkammerprozess wurde zu Herstellung von Einfach- und Stapel-Solarzellen entwickelt, die aus a-Si:H und µc-Si:H bestehen.

Die Depositionskammer PC2 ist mit einem Linienlaser (12×0,1 mm²) mit hoher Ausgangsleistung ausgestattet, um selektive und effektive In-situ Materialehandlung im Vakuum zwischen der Deposition zu ermöglichen. Hierzu muss der Laser mit hoher Geschwindigkeit präzise über das Substrat geführt werden, bei einer exakten Abstandsregelung zwischen Laser und Substrat. Dies ist wichtig, um über die gesamte Probenoberfläche die zu bearbeitende Schicht innerhalb des Fokusbereichs des Laserstrahls zu halten.

BauelemEntw03PECVD-Anlage für 40×40 cm2-Substrate

Ansprechpartner:

Daniel Weigand
Dr. Florian C. Maier
Dr. Tsvetelina Merdzhanova


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