Silizium-Wafer richtig analysieren

Anbieter zum Thema

Shimadzu Deutschland GmbH

Xylem Analytics Germany Sales GmbH & Co. KG

C3 Prozess- und Analysentechnik GmbH

PerkinElmer LAS (Germany) GmbH

Die Energie des Lichtes definiert sich durch seine Wellenlänge (Farbe), wobei die Energie vom Infraroten (IR, Wellenlängen größer 780 nm) zum Sichtbaren (Vis) bis hin zum Ultravioletten (UV, Wellenlängen kleiner 380 nm) hin ansteigt. Der erste Schritt in der photovoltaischen Umsetzung von Licht in elektrische Energie ist die Absorption von Licht im entsprechenden Wellenlängenbereich. Eingestrahltes Licht, welches reflektiert wird oder in einem unbrauchbaren Wellenlängenbereich liegt, kann nicht zur Energieerzeugung herangezogen werden.

Spektrale Charakterisierung kristalliner Solarzellen

Durch unterschiedliche Bearbeitungsprozesse wird versucht, die Oberfläche der Zelle entsprechend zu strukturieren, um die Oberfläche zu vergrößern und Reflexionen zu unterbinden. Die auf der Rückseite angebrachte Schicht sorgt darüber hinaus für eine Reflexion von Licht in den nutzbaren Raum zurück. Die Effektivität der einzelnen Bearbeitungsprozesse kann durch Messen der Reflexion, der Transmission und der Absorption ermittelt werden.

Als Beispiel sei der Vergleich eines unbehandelten Silizium-Wafers mit einem texturierten Wafer nach Dotierung und mit Antireflexionsschicht gezeigt.

Aus dem Transmissionsspektrum lässt sich die Bandlücke für Silizium von 1,12 eV nach folgender Formel berechnen:

E=(h*c)/λ mit

E = Energie in Joule

h = Plancksches Wirkungsquantum (6,63 x 10-34 Joule/s)

λ = Wellenlänge

c = Lichtgeschwindigkeit

Die überschüssige Energie des Lichtes im kurzwelligeren Bereich wird als Wärme abgegeben. Die Entwicklung der Zelltechnologie geht daher den Weg, unterschiedliche Bandlücken in einer Zelle zu kombinieren um den bestmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen.

Betrachtet man das Reflexionsspektrum, so ist der Unterschied zwischen dem behandelten und dem unbehandelten Wafer klar zu erkennen (s. Abb. 2). Unterhalb der Bandlücke sind die Reflexionen beim behandelten Wafer deutlich kleiner als beim Unbehandelten. Um nun photovoltaische Zellen entsprechend miteinander vergleichen zu können, müssen die Randbedingungen der Messungen standardisiert werden, wie das auch in einschlägigen Normen und Regelwerken beschrieben ist (ASTM E173 bzw. IEC 60904-3). Die effektive Reflexion einer Zelle kann nun an jedem Punkt des Prozesses gemessen werden und bietet somit den Entwicklern und Produzenten sehr gute Anhaltspunkte über die Qualität der gesamten Produktionslinie.

(ID:347464)