Untersuchung und Optimierung der Serienverschaltung von Silizium-Dünnschicht-Solarmodulen

Die integrierte Serienverschaltung ist ein wichtiger und elementarer Bestandteil eines Silizium-D¨unnschicht-Solarmoduls. Sie erm¨oglicht die Reduzierung Ohm’scher Verluste bei gleichzeitiger Erh¨ohung der Ausgangsspannung. Zur Ausbildung der Serienverschaltung m¨ussen die funktionalen Schichten eines Moduls nach ihrer jeweiligen Deposition selektiv strukturiert werden. Zun¨achst wird der Frontkontakt, hiernach der Absorber und abschließend der R¨uckkontakt lokal abgetragen. Der erste und der dritte Schritt dienen der elektrischen Auftrennung der verschiedenen Schichten (Isolationsschritt), w¨ahrend die Absorberstrukturierung einen ¨ Offnungsprozess darstellt, der die eigentliche Serienverschaltung vorbereitet. Zur Strukturierung werden gegenw¨artig haupts¨achlich laserinduzierte Ablationsprozesse eingesetzt. Die Strukturierung des Frontkontaktes ist weitestgehend unkritisch. Aufgrund dessen werden in der vorliegenden Arbeit ausschließlich Mechanismen identifiziert, die das Prozessfenster f¨ur die Absorberstrukturierung und die R¨uckkontaktstrukturierung einschr ¨anken. Insbesondere f¨ur die Absorberstrukturierung auf SnO2-Frontkontakt ergibt sich ein relativ eingeschr¨anktes Prozessfenster. Bei zu hoher Laserpulsenergie bildet sich auf der SnO2-Fensterschicht eine Barriere, bestehend vermutlich aus SiO2 oder einer Legierung aus (Sn,Si)O2, die den Stromfluss im serienverschalteten Modul behindert. Diese Barriere bildet sich durch Redeposition des vom Laserpuls verdampften Siliziums. Eine Ablation des Absorbers ohne Bildung einer Barriereschicht ist nur m¨oglich unterhalb der Verdampfungsschwelle des Siliziums, d. h. durch die explosionsartige Ausdiffusion des stets im hydrogenierten D¨unnschicht-Silizium enthaltenen Wasserstoffs. Auf ZnOFrontkontakten bildet sich keine signifikante Barriere aus, so dass hier ein sehr weites Prozessfenster zur Verf¨ugung steht.