Spurenanalytische Untersuchung der nasschemischen Prozesse in der Siliziumphotovoltaik
Oltersdorf, Antje - Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (2014)
Diese Arbeit widmet sich der spurenanalytischen Untersuchung der nasschemischen Prozesse in der Silizium-Solarzellenherstellung. Die nasschemischen Prozesse in der Zellherstellung dienen zum Texturieren der Oberfläche und zum Reinigen von organischen und metallischen Verunreinigungen. Bisher wurden die nasschemischen Prozesse kaum analytisch untersucht.
Erst durch die Massenproduktion von Solarzellen und durch die Industrietauglichkeit von Hocheffizienz-Solarzellen ist das Interesse an der Spurenanalytik stark gestiegen. In den Texturprozessen kommt es immer wieder zu Störungen der texturierten Oberfläche. Die Spurenanalytik der Prozesslösungen und der Waferoberfläche kann - neben der Untersuchung der Badzusammensetzung - einen maßgeblichen Beitrag leisten, um mögliche Störungen während der Texturprozesse zu vermeiden. In den Hocheffizienz-Zellkonzepte ist die Reinigung der Waferoberflächen vor der Basispassivierung notwendig. Mit Hilfe der spurenanalytischen Untersuchung können bestehende Reinigungen untersucht sowie neuentwickelte Reinigungen evaluiert werden.
Zunächst wurden in dieser Arbeit spurenanalytische Methoden (ICP OES und AAS) für die Untersuchung der Prozesslösungen und der Waferoberflächen auf ihre Handhabbarkeit, ihre Richtigkeit, auf dem Anwendungsbereich und ihre Nachweisgrenze hin untersucht und evaluiert. Für die Oberflächenanalyse wurde das Droplet-Etching-Verfahren, in dem die Metallverunreinigungen von der Oberfläche in eine flüssige Probe überführt werden, näher untersucht.
Für die weitere Charakterisierung der Reinigungen und der Oberflächen nach den nasschemischen Prozessen wurden neben der spurenanalytischen Untersuchung die Rauheit und die Ätzrate hinzugezogen. Die Rauheit der Waferoberfläche nach den Reinigungslösungen wurde mittels Rasterkraftmikroskopie ermittelt. Die Ätzrate der verschiedenen Reinigungslösungen wurde mit Schichtwiderstandsmessungen durch das Zurückätzen des Emitters bestimmt. Das Adsorptionsverhalten von metallischen Verunreinigungen in der SC1- und SC2-Lösung wurde intensiv untersucht. Des Weiteren wurden neuartige Reinigungslösungen auf Ozonbasis entwickelt. Abschließend wurden die Reinigungen bzw. die gereinigten Oberflächen auf ihre Rauheit und ihrer Ätzrate hin charakterisiert.