Ga-dotierte Solarzellen gewinnen an Relevanz in der Industrie - GagaRIn; Teilprojekt: Grundlegende Untersuchungen und Modellierung von Ga-korrelierter Degradation

Abstract

Ga-dotierte Wafer zeigen ein deutlich verändertes LeTID-Verhalten im Vergleich zu B-dotierten Wafern, was im Projekt GagaRIn grundlegend untersucht wurde. Zunächst können ähnliche Änderungen in der Prozessierung zu einer Unterdrückung von LeTID führen wie für B-dotiertes Si: Dünne dielektrische Barrieren (z. B. AlOx) wirken als Diffusionsbarriere für Wasserstoff und reduzieren die LeTID-Degradation signifikant. Der Feuerprozess, insbesondere die Abkühlrampe um 600°C, hat einen starken Einfluss; eine langsamere Abkühlung unterdrückt die LeTID-Degradation erheblich. Unterschiede in der LeTID-Kinetik wurden eingehend untersucht und alle Übergänge parametrisiert. Ga-dotiertes Material reagiert langsamer auf LeTID als B-dotiertes Material, was auf eine stärkere GaH-Bildung und höhere Bindungsenergie von Wasserstoff an Ga zurückgeführt wird. Für Ga-dotiertes Material ist die Temporäre Erholung (TR) wichtiger als in B-dotiertem Material; sie zeigt eine negative Aktivierungsenergie von ca. -0,49 eV, was auf komplexe, mehrstufige Reaktionspfade hindeutet. Zusätzlich wurden zwei komplementäre Modellierungsansätze verfolgt: (i) Die Parametrisierung wurde verwendet, um LeTID-Verläufe in Modulen unter realen Feldbedingungen nachzubilden. Hierbei erwies sich eine genaue Bestimmung der Ladungsträgerinjektion im Modul als kritisch. (ii) Ein physikalisches LeTID-Modell bildet Wasserstoffreaktionen (H2-Dissoziation, Akz-H-Paare; GaH vs BH) sowie Degradation/Regeneration ab. Es wurde gezeigt, dass vielfältige Beobachtungen dadurch erklärt werden können, dass Minoritätsladungsträgern (Elektronen) einen direkten Beitrag zur Akz-H-Dissoziation leisten. Außerdem konnten Unterschiede im H-Verhalten in Ga- vs. B-dotiertem Material modelliert werden. Insgesamt ergibt sich ein integrierter Ansatz aus physikalischem LeTID-Modell plus modulnaher Kalibrierung. Wesentliche Unsicherheiten bleiben bei der Bestimmung der Modul-Injektion; hier sind weitere Daten und verbesserte Bestimmungsmethoden erforderlich.