4 Optische Eigenschaften des strukturier - JUWEL ...

2. Grundlagen
nutzbar wird mikrokristallines Silizium, wenn freie Valenzen „Dangling Bonds“ durch atomaren
Wasserstoff passiviert werden. Dies reduziert die Dichte der elektrisch aktiven Defekte.
Abnehmender kristalliner Volumenanteil
Abnehmender Silangehalt
Stationäres
Wachstum
Nukleationsbereich
Substrat
Abbildung 2.5: Schematische Darstellung der Volumenstruktur von µc-Si:H abgeschieden in einem PECVD-
Verfahren auf Glas nach Houben [18].
Abbildung 2.5 zeigt die Variation der Volumenstruktur von µc-Si:H, welches mit dem
PECVD-Verfahren auf Glas hergestellt wurde. Das Material besteht aus einem heterogenen
Phasengemisch von kristallinem und amorphem Silizium sowie Hohlräumen. Diese Phasenanteile
hängen von den Abscheidebedingungen ab. Durch Variation z.B. des Mischungsverhältnisses
von SiH4 und H2 in der Gasphase kann die Struktur der Siliziumschichten zwischen
rein amorph und nahe zu vollständig kristallin verändert werden. Das Wachstum ist zunächst
unregelmäßig, erst nach ca. 100 nm stellt sich sogenanntes stationäres Wachstum ein. Der
Bereich des unregelmäßigen Wachstums wird als Nukleationsschicht bezeichnet. Eine Studie
des µc-Si:H-Wachstums in Silizium-Wasserstoffplasmen befindet sich in Houben [18, 19].
2.2.1 Dotierung und Ladungsträgertransport
Die Dotierung der amorphen und mikrokristallinen p- und n-Schichten geschieht durch Zugabe
von Dotiergasen während der Deposition. Als Dotiergase wird Trimethyl-Bor (B(CH3)3,
TMB) für die p- bzw. Phosphin (PH3) für die n-Dotierung verwendet. Die Dotierung kann
über Leitfähigkeitsmessungen bestimmt werden. Die elektrisch aktive Donator- bzw. Akzeptorkonzentration
beträgt in den p- bzw. n-Schichten von amorphen Solarzellen ca. 10 19 cm -3 .
Diese unterscheidet sich von der atomaren Dotierstoffkonzentration, weil ein Teil der Dotier-
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