Untersuchung des reaktiven Sputterprozesses zur Herstellung von ...

40 2. Physikalische und technologische Grundlagen
RF 1
ungeätzt kurze Ätzdauer optimierte Ätzdauer
RF 2
5µm
RF 3
Abbildung 2.13: REM-Oberflächenaufnahmen von RF-gesputterten ZnO:Al-Schichten direkt nach der Deposition
(links), nach einem kurzen Ätzschritt (Mitte) bzw. nach einem optimierten Ätzschritt (rechts) in Salzsäure.
2.6.4 µc-Si:H-Solarzellen auf oberflächen-texturierten ZnO:Al-Schichten
In diesem Abschnitt werden µc-Si:H-Solarzellen auf ZnO:Al-Schichten mit unterschiedlicher
Rauigkeit vorgestellt. Die Ergebnisse zu den ZnO:Al-Schichten und den zugehörigen Solarzellen
wurden bereits in Rech et al. (2003) veröffentlicht. Die hoch leitfähigen und transparenten
ZnO:Al-Schichten wurden mit einem RF-Prozess von einem keramischen ZnO:Al2O3-
Target gesputtert. Die Herstellungsbedingungen wurden angepasst, so dass in einem anschließenden
Ätzschritt in Salzsäure eine optimierte Oberflächenstruktur entsteht. Abb. 2.13 zeigt
REM-Oberflächenaufnahmen dieser ZnO:Al-Schichten in ungeätztem Zustand (links), nach einem
kurzen Ätzschritt (Mitte) und nach einem Ätzschritt mit optimierter Ätzdauer (rechts). Die
ungeätzte ZnO:Al-Schicht besitzt eine sehr glatte Oberfläche. Nach einem kurzen Ätzschritt entstehen
vereinzelte große Krater, während die Oberfläche auf weiten Bereichen nur unwesentlich
angegriffen und relativ glatt bleibt. Nach der optimierten Ätzdauer beobachtet man eine homogene
Verteilung von großen Kratern. Die unterschiedliche Rauigkeit der Oberfläche spiegelt sich
in unterschiedlichem Lichtstreuvermögen wider.
Auf die ZnO:Al-Schichten mit unterschiedlichen Oberflächenmorphologien wurden
µc-Si:H-Solarzellen abgeschieden, deren Eigenschaften im folgenden vorgestellt werden.
Abbildung 2.14 zeigt QE als Funktion der Wellenlänge für µc-Si:H-Solarzellen, die auf den
in Abb. 2.13 vorgestellten ZnO:Al-Schichten präpariert wurden. Die spektrale Empfindlichkeit
steigt mit der Ätzdauer über den gesamten Spektralbereich an. Im kurzwelligen Spektralbereich
beruht die Steigerung von QE auf einer Brechungsindexanpassung zwischen ZnO:Al und Silizium
durch die raue Grenzfläche [Rech et al. (2003)]. Im roten und infraroten Spektralbereich
wird die Stromgeneration wesentlich durch die Lichtstreueigenschaften des verwendeten TCO-
Frontkontaktes beeinflusst. Die Steigerung in diesem Bereich kann daher auf ein effektiveres
Lighttrapping zurückgeführt werden.