Laserkristallisierte multikristalline Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf Glas

Plentz, Jonathan GND

In this thesis, laser-crystallized multicrystalline silicon thin-film solar cells on glass are developed. The laser crystallization provides a unique crystal quality. The objectives of this study are to extend the physical understanding of this type of solar cell and to improve the photovoltaic properties. Therefor the layer and process parameters are analyzed and optimized. This work presents results for the (1) layered laser crystallization of the absorber, (2) reduction of the seed layer thickness, (3) introduction of a barrier layer, (4) laser-based preparation of the emitter, (5) texturing of the substrate surface, (6) contacting of the solar cells, (7) rapid thermal annealing and hydrogen passivation. The IV parameters of only 2 µm thin solar cells achieve open-circuit voltages up to 517 mV, short-circuit current densities up to 20.3 mA/cm2, fill factors up to 72% and efficiencies up to 4.2%.

Im Rahmen dieser Arbeit werden laserkristallisierte multikristalline Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf Glas weiterentwickelt. Die Laserkristallisation ermöglicht eine weltweit einzigartige Kristallqualität. Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind, das physikalische Verständnis dieses Solarzellentyps zu erweitern und die photovoltaischen Eigenschaften zu verbessern. Dafür werden die Schicht- und Prozessparameter untersucht und optimiert. Präsentiert werden Ergebnisse zur (1) schichtweisen Laserkristallisation des Absorbers, (2) Verringerung der Keimschichtdicke, (3) Einführung einer Barriereschicht, (4) laserbasierten Herstellung der Emitter, (5) Strukturierung der Substratoberfläche, (6) Kontaktierung der Solarzellen, (7) schnelle thermische Ausheilung und Wasserstoff-Passivierung. Die I-V-Parameter von nur 2 µm dünnen Solarzellen erreichen Leerlaufspannungen bis 517 mV, Kurzschlussstromdichten bis 20,3 mA/cm2, Füllfaktoren bis 72% und Wirkungsgrade bis 4,2%.

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Plentz, Jonathan: Laserkristallisierte multikristalline Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf Glas. 2013.

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