Plasmachemisches Trockenätzen von Solarwafern mit Atmosphärendruck-Plasmen

Photovoltaik kann als umweltfreundliche Technologie in Zukunft einen wichtigen Beitrag zur Energiewandlung leisten. Die Herstellungskosten bei einem hohen Durchsatz sollen möglichst niedrig gehalten werden und dabei spielt die Entwicklung von innovativen kostengünstigen Verfahren eine wesentliche Rolle. Die Einführung von Plasmaprozessen bei Atmosphärendruck bei der Herstellung von kristallinen Siliziumsolarzellen hat das Potential, durch die Verwendung von einfachen Anlagen ohne Vakuumtechnik Kosten zu senken. Mehrere Prozessschritte können außerdem in einer einzelnen Anlage durchgeführt werden. Gegenstand dieser Arbeit sind systematische Untersuchungen zum plasmachemischen Ätzen für verschiedene Schritte in der Herstellung von kristallinen Siliziumsolarzellen. Vergleiche zwischen einer Vielzahl von traditionellen und innovativen Ätzgasen, wie COF2 wurden durchgeführt. Mit dem Ätzgas NF3 und unter optimierten Bedingungen konnte eine Ätzrate von über 3,3 μm⋅m/min erzielt werden. Plasmachemisches Ätzen bei Atmosphärendruck konnte erfolgreich für die Kantenisolation von unterschiedlichen Wafersorten angewendet werden. Erheblich höhere Wirkungsgrade als für einige der herkömmlichen Technologien zur Kantenisolation wurden bei dem Rückseitenätzen ohne Ätzangriff der Wafervorderseite erreicht. Durch das Glätten der Waferrückseite wurde nachgewiesen, dass eine bessere Lichteinkopplung in der Solarzelle stattfindet. Wesentlich ist für das Glätten der Waferrückseite eine korrekte Auswahl der Ätzchemie: Beim Einsatz von SF6/O2-Gasmischungen konnte die Geometrie der Strukturen definiert kontrolliert werden. Die Optimierung der Oberfläche führte zu einer Erhöhung der Absorption des Lichtes in der Zelle im infraroten Bereich und dadurch zu einer Verbesserung der Lichteinkopplung.