Laserdotieren für Siliziumsolarzellen

• Antragsteller: Professor Dr. Horst Paul Strunk (†); Professor Dr. Jürgen Werner
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 182154596

Das hier geplante Forschungsvorhaben untersucht die Defektbildung beim großflächigen, gerasterten Laserdotieren von Silizium. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren ist es einem der Antragsteller in einem patentierten Verfahren gelungen, Silizium völlig defektfrei zu dotieren, indem die mit einer Dotierschicht belegte Oberfläche mit einem gepulsten Laser aufgeschmolzen wird und der Dotierstoff aus der Dotierschicht innerhalb ca. 100 ns im flüssigen Silizium eindiffundiert. Dieser Antragsteller hat auch empirisch herausgefunden, dass zur defektfreien Rekristallisation der Fokus des Lasers eine Breite von 10 am unterschreiten muss. Das hier beantragte Forschungsvorhaben untersucht in der Zusammenarbeit zweier Forschungsgruppen, welche fundamentalen, mikroskopischen materialwissenschaftlichen und physikalischen Vorgänge für die Bildung bzw. Vermeidung von Versetzungen und Punktdefekten beim Laserdotieren verantwortlich sind. Hierzu werden Silizium scheiben kleinflächig und großflächig mit verschiedenen Dopenden laserdotiert, die Dotierprofile vermessen und simuliert, sowie die Bildung von Defekten mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Die Berechnung des zeitlichen und räumlichen Verlaufes der mechanischen Verspannungen dient dazu, die Entstehung bzw. Vermeidung von Versetzungen vorhersagen zu können. Die Perfektion der durch Laserdotieren fabrizierten pn-Übergänge wird durch Herstellen und detaillierte Analyse von Solarzellen mit hohen Wirkungsgraden überprüft, da diese Bauelemente äußert empfindlich auf strukturelle und elektronische Defekte reagieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen