Plenarvorträge - DPG-Tagungen

Dünne Schichten Donnerstag
DS 18.5 Do 17:45 HS 31
Morphologie von lokal elektrochemisch erzeugten Metallstrukturen
- Untersuchung der Einflußparameter — •Angelika Bunk,
Anne-D. Müller, Falk Müller und Michael Hietschold — TU
Chemnitz, Institut für Physik, 09107 Chemnitz
Mit Hilfe einer elektrolytdurchflossenen Glaskapillare als Bestandteil
einer elektrochemischen Zelle wurden punkt- und linienförmige Metallstrukturen
mit Abmessungen im µm-Bereich erzeugt. Dimensionen und
Morphologie dieser Strukturen hängen von dem elektrischen Feld unter
der Kapillarstirnfläche ab, das sich aus angelegter Arbeitsspannung,
Elektrolytleitfähigkeit, Kapillargeometrie und Arbeitsabstand zum Substrat
ergibt. Weitere Einflußgrößen insbesondere auf die Morphologie der
Metallkristalle sind die chemische Natur der Elektrolytlösung und das
Substratmaterial. Die Auswirkungen der wichtigsten Parameter auf den
Abscheidevorgang selbst hinsichtlich Materialtransport und Kristallnukleation
werden demonstriert und interpretiert.
DS 18.6 Do 18:00 HS 31
Charakterisierung und Herstellung von Ba(Ti1−yZry)O3 (BTZ)
durch Metallorganische Chemische Gasphasenabscheidung
(MOCVD) — •Jochen Puchalla — Forschungszentrum Jülich
GmbH, Institut für Festkörperforschung (IFF), 52425 Jülich
Keramische hoch-epsilon Dünnschichten sind Gegenstand von Untersuchungen
zur Ersetzung von SiO2 als Dielektrikum in integrierten Schaltkreisen,
um die Dimensionierung der Bauelemente weiter reduzieren zu
können. Mögliche Anwendungen sind zukünftige Gbit DRAM Schaltkreise
und modulierbare Mikrowellenbauelemente, der industriell favorisierte
Depositionsprozess ist die Metallorganische Chemische Gasphasenabscheidung
(MOCVD). Dünne Schichten aus Ba(Ti1−yZry)O3 (BTZ) aus
CSD- oder Sputter-Anlagen zeigen interessante elektrische Eigenschaften,
die den Anforderungen an integrierte Kondensatorstrukturen gewachsen
sind.
In der Arbeit wird BTZ mit der Hilfe der Metallorganischen Chemischen
Gasphasenabscheidung hergestellt, welche kompatibel zu heutigen
State-of-the-art Integrationsprozessen ist und sich aussergewöhnlich gut
für konformes 3D-Wachstum eignet. In einem AIX-200 Horizontalreaktor
an einem TriJet TM Verdampfermodul werden BTZ-Schichten auf einem
Pt/Si-Wafer abgeschieden. Besonderes Augenmerk liegt auf den Zusammenhängen
zwischen den Prozessbedingungen und den Schichteigenschaften
wie Stöchiometrie, Textureffekte und Oberflächenbeschaffenheit.
Weitere Untersuchungen gelten der elektrischen Charakterisierung und
den Beziehungen zwischen physikalisch-chemischen Eigenschaften und
der elektrischen Response der Schicht.
DS 19 FV-internes Symposium ” Dünne Schichten für die Photovoltaik I“
Zeit: Donnerstag 09:30–12:50 Raum: HS 32
Hauptvortrag DS 19.1 Do 09:30 HS 32
Thin-film photovoltaics with crystalline Si using porous Si for
layer transfer (PSI process) — •Rolf Brendel, Heiko Plagwitz,
and Richard Auer — Bavarian Center for Applied Energy Research
(ZAE Bayern), Am Weichselgarten 7, D-91058 Erlangen, Germany
Thin-film photovoltaics aims at replacing 300 micron thick wireconnected
crystalline Si wafers by at least 10 times thinner modules
that have an integrated series connection. This talk reviews a largely
unexplored approach to fabricate thin-film modules by using layer
transfer with porous Si (PSI process).
We porosify the surface of a Si substrate by anodic etching. The porous
Si layer is monocrystalline and permits the homoepitaxial growth of a Si
film. The porous surface layer becomes mechanically weak during annealing
and thus a transfer of the epitaxial film to a glass carrier is possible.
The growth substrate is re-used to fabricate further cells. We achieve an
independently confirmed power conversion efficiency of 15.4 percent with
a 25 micron thick cell that is processed without using photolithography.
Layer transfer enables novel technologies for implementing an integrated
series connection, since both sides of the epitaxial film are freely
accessible for processing. We introduce a module design that interconnects
adjacent cells by a single metallization step. A first implementation
of this scheme yields a module efficiency of 10.0 percent.
Good surface passivation is vital for thin cells. We demonstrate a novel
low-temperature process to passivate and locally contact thin-film solar
cells. The average surface recombination velocity of the contacted rear
side is 100 cm/s.
Hauptvortrag DS 19.2 Do 10:10 HS 32
Photoelectron spectroscopy of thin film solar cell interfaces —
•Andreas Klein — Darmstadt University of Technology, Institute of
Materials Science, Surface Science Division
Interfaces are of crucial importance in semiconductor devices. The
properties of crystalline Si and III-V semiconductor interfaces are experimentally
and theoretically intensively investigated and well understood.
However, important interfaces in thin film solar cells include
II-VI semiconductors like CdTe or CdS and related chalcopyrites
(Cu(In,Ga)(S,Se)2), transparent conducting oxides (ZnO, SnO2, In2O3)
and partly also with amorphous and organic materials. The resulting
complexity of the interfaces, which is even increased by the variety of
deposition and processing techniques used for manufacturing high efficiency
thin film solar cells, is to date not completely resolved. In this
talk the phenomena occuring at thin film solar cell interfaces and the use
of integrated surface analysis and preparation systems, which are used in
Darmstadt for their investigation, will be described. For interface analysis
we mostly use photoelectron spectroscopy (XPS, UPS), since this
technique allows to determine not only chemical and morhpological, but
also the electronic properties of the interfaces.
Hauptvortrag DS 19.3 Do 10:50 HS 32
Elektrische Analyse von polykristallinen Halbleiter-
Dünnschichtsystemen für die Photovoltaik — •Uwe Rau
— Institut für Physikalische Elektronik, Universität Stuttgart
Nach langjähriger Forschung und Entwicklungsarbeit werden Solarzellen
aus den polykristallinen Dünnschichthalbleitern CdTe und
Cu(In,Ga)Se2 derzeit am Markt eingeführt. Mittelfristig sollen diese
neuen Technologien zur weiteren Kostensenkung bei der photovoltaischen
Energiegewinnung beitragen. Die elektrische Analyse von Schichten
und Bauelementen dient sowohl dem grundlegenden Materialverständnis
als auch der Qualitätskontrolle. Der Vortrag wird am Beispiel von
ZnO/CdS/Cu(In,Ga)Se2 Solarzellen grundlegende Methoden zur Analyse
der elektrischen Materialeigenschaften und Modelle zur Funktionsweise
von Dünnschichtsolarzellen diskutieren. Ausgehend von der Analyse
der Hauptverlustmechanismen wird der Einfluss von Defekten und
elektrischen Metastabilitäten auf die Leistungsfähigkeit von Solarzellen
und -modulen diskutiert. Bestrahlungsexperimente mit hochenergetischen
Teilchen zeigen, dass Cu(In,Ga)Se2 strahlenresistenter als alle
anderen bekannten photovoltaischen Materialien ist. Dieses Resultat legt
eine Anwendung von Cu(In,Ga)Se2 für Weltraumsolarzellen in besonders
strahlungsintensiven Orbits nahe.
Hauptvortrag DS 19.4 Do 11:30 HS 32
Präparationsverfahren für Chalkopyrit-Solarmodule — •Reiner
Klenk — Hahn-Meitner-Institut, Glienickerstr. 100, D-14109 Berlin
Die Dünnschichtphotovoltaik stellt hohe Anforderungen an die
Präparationsverfahren. Im Gegensatz zu vielen anderen Anwendungsbereichen
müssen die Prozesse zusätzlich zur großflächigen, homogenen
Abscheidung bei geringen Kosten und hoher Ausbeute auch definierte
elektronische Eigenschaften der Dünnschichten erreichen. Für ein
Chalkopyrit-Solarmodul sind vier oder mehr Schichten erforderlich; zum
Teil kann die Sputtertechnik (Kathodenzerstäubung) eingesetzt werden,
die sich in der industriellen Produktion schon bewährt hat. Für die
Absorber- und Pufferschicht müssen aber auch neue, bisher nur im Labormaßstab
etablierte Technologien für den industriellen Einsatz adaptiert
werden. Dieser Beitrag definiert ausgehend vom physikalischen Funktionsprinzip
der Chalkopyrit-Solarzelle die notwendigen Eigenschaften der
verschiedenen Schichten und stellt geeignete Präparationsverfahren vor.
Hauptvortrag DS 19.5 Do 12:10 HS 32
Plasmagestützte Schichtabscheideverfahren für Dünnschichtsolarzellen:
Prinzipien und Anwendungen — •Klaus Ellmer —
Hahn-Meitner-Institut, SE5, 14109 Berlin
Dünnschichtsolarzellen sind aufgrund ihres geringen Materialver-