PlasCon - Plasmatechnologie für hocheffiziente Solarzellen mit passivierten Kontakten der nächsten Generation; Teilvorhaben: Plasma-Anlagentechnologie, Plasma-Oxidation und dotierte PECVD-Schichten

Abstract

Im Verbundprojekt PlasCon wurden plasmabasierte Technologien für hocheffiziente Solarzellen mit passivierten Kontakten weiterentwickelt. Der Schwerpunkt von centrotherm lag auf der industriellen PECVD-Anlagentechnologie, der Plasma-Oxidation sowie der Abscheidung dotierter PECVD-Schichten. Ziel war es, Laborprozesse auf industrienahe Anlagen- und Bootgrößen zu skalieren und damit Prozesse für große Waferformate bis 210 mm beziehungsweise G12R nutzbar zu machen. Im Projekt wurde die ISE-Laboranlage um eine neue Prozessetage erweitert. Diese umfasst eine sichere Dotiergasversorgung, einen Plasmagenerator mit variabler Frequenz bis 150 kHz, eine 2,4-GHz-Mikrowellen-Remote-Plasmaquelle sowie optimierte Beobachtungsfenster für die Plasmaanalytik. Trotz Verzögerungen durch Liefer-, Anschluss- und Softwarethemen wurde die Anlage erfolgreich in den Normalbetrieb überführt. Parallel wurden in Blaubeuren industrienahe Versuche auf c.plasma-XL-Anlagen durchgeführt. Bei der Plasma-Oxidation konnten hochwertige Tunneloxide mit sehr guter Passivierungsqualität hergestellt werden. Besonders Niedertemperaturrezepte um 420 °C zeigten Vorteile, da sie ohne starke Beheizung und lange Temperaturausgleichszeiten auskommen. Industrielle Solarzellen erreichten Leerlaufspannungen von durchschnittlich 730-732 mV; beste Zellen lagen über 735 mV und erfüllten damit die angestrebten Passivierungswerte. Die synchronisierte Spektrometrie zeigte außerdem, dass angeregtes Prozessgas erst 1-3 ms nach Pulsbeginn zur Verfügung steht. Dies liefert wichtige Grundlagen für die weitere Optimierung gepulster PECVD-Prozesse. Für dotierte PECVD-Schichten wurden insbesondere argonreiche a-Si-Prozesse erfolgreich auf industrielle Bootgrößen übertragen. Rezepte mit 60-70 % Argonanteil erwiesen sich als stabil, homogen und kundentauglich. Insgesamt wurden mehrere Anlagen für dotiertes a-Si qualifiziert. Zusätzlich wurde ein modularer, sicherheitstechnisch überwachter Dotiergasschrank entwickelt und freigegeben, der sowohl für Neuanlagen als auch für Nachrüstungen nutzbar ist. Insgesamt wurden alle Meilensteine und Projektziele innerhalb der kostenneutralen Verlängerung erreicht. Die Ergebnisse sind technisch und wirtschaftlich verwertbar und stärken centrotherms Position als Anbieter industrieller PECVD-Anlagen für TOPCon-, POLO- und verwandte Hocheffizienz-Solarzelltechnologien.