Detaillierte Defektanalyse von EpiWafern zur Verbesserung ihrer kristallographischen und elektronischen Qualität - Akronym: DETEKTIV

Abstract

Das Verbundprojekt DETEKTIV („Detaillierte Defektanalyse von EpiWafern zur Verbesserung ihrer kristallographischen und elektronischen Qualität“) untersuchte die Ursachen kristallographischer Defekte in epitaktisch gewachsenen Siliziumwafern und entwickelte grundlegende Strategien zu deren Reduktion entlang der gesamten Prozesskette. Ziel war es, die technologische Basis für kosteneffiziente, ressourcenschonende und hochqualitative EpiWafer für Photovoltaikanwendungen zu schaffen. Die Arbeiten umfassten die Optimierung der Saatwafervorbereitung, die Entwicklung stabiler Porosifizierungs- und Reorganisationsprozesse sowie die Validierung der epitaktischen Abscheidung in Referenz- und Inline-Anlagen. Durch die Einführung neuer Glättungs- und Reinigungsverfahren, den Aufbau einer verbesserten Porosifizierungsanlage und ein vertieftes Verständnis der Reorganisationsmechanismen konnten wesentliche Defektquellen identifiziert und eliminiert werden. Mit optimierten Referenzprozessen wurden erstmals EpiWafer-Lebensdauern von über 3–6 ms erreicht, während Solarzellen auf Basis dieser Wafer Wirkungsgrade von bis zu 24,7 % demonstrierten und damit die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber konventionellen Cz-Wafern bestätigten. Die Inline-Epitaxie zeigte zwar grundlegende Machbarkeit, offenbarte jedoch Limitierungen in der Heizhomogenität, deren Erkenntnisse direkt in die Spezifikation der nächsten Anlagengeneration einflossen. Die Ergebnisse bilden eine zentrale Grundlage für die industrielle Skalierung der EpiWafer-Technologie, einschließlich der Weiterentwicklung der Produktionsprozesse in der Freiburger Pilotlinie sowie der Planung der künftigen Fertigung in Bitterfeld. DETEKTIV leistet damit einen wesentlichen Beitrag zur Kostenreduktion, Nachhaltigkeit und technologischen Souveränität in der Photovoltaikproduktion.