Gast ::
000722212 001__ 722212 000722212 005__ 20240709125207.0 000722212 020__ $$a978-3-95806-310-5 000722212 0247_ $$2HBZ$$aHT019710649 000722212 0247_ $$2datacite_doi$$a10.18154/RWTH-2018-223448 000722212 0247_ $$2Laufende Nummer$$a37182 000722212 037__ $$aRWTH-2018-223448 000722212 041__ $$aEnglish 000722212 082__ $$a621.3 000722212 1001_ $$0P:(DE-588)116215537X$$aRichter, Alexei$$b0$$uRWTH 000722212 245__ $$aNanocrystalline silicon oxide in silicon heterojunction solar cells$$cAlexei Richter$$honline, print 000722212 246_3 $$aNanokristallines Siliziumoxid in Siliziumheterostruktursolarzellen$$yGerman 000722212 260__ $$aJülich$$bForschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag$$c2018 000722212 300__ $$a1 Online-Ressource (166 Seiten) : Illustrationen 000722212 3367_ $$2DataCite$$aOutput Types/Dissertation 000722212 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)3$$2PUB:(DE-HGF)$$aBook$$mbook 000722212 3367_ $$2ORCID$$aDISSERTATION 000722212 3367_ $$2BibTeX$$aPHDTHESIS 000722212 3367_ $$02$$2EndNote$$aThesis 000722212 3367_ $$0PUB:(DE-HGF)11$$2PUB:(DE-HGF)$$aDissertation / PhD Thesis$$bphd$$mphd 000722212 3367_ $$2DRIVER$$adoctoralThesis 000722212 4900_ $$aSchriften des Forschungszentrums Jülich: Reihe Energie & Umwelt / Energy & Environment$$v416 000722212 500__ $$aDruckausgabe: 2018. - Onlineausgabe: 2018. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 000722212 502__ $$aDissertation, RWTH Aachen University, 2018$$bDissertation$$cRWTH Aachen University$$d2018$$gFak06$$o2018-02-01 000722212 5203_ $$aIm letzten Jahrzehnt konnten neue Rekordwerte für die Solarenergiewandlungseffizienz durch Siliziumheterostruktur(SHJ)-Solarzellen erreicht werden. Dennoch führt die parasitäre Absorption in den dotierten amorphen Siliziumschichten (a-Si:H) zu erheblichen Verlusten in der Kurzschlussstromdichte der SHJ Solarzellen. Im Gegensatz zu den a-Si:H Schichten sind Dünnschichten aus nanokristallinem Siliziumoxid (nc-SiOx:H) deutlich transparenter. Dementsprechend war es das Ziel dieser Arbeit, dotierte nc-SiOx:H Schichten bei einer erhöhten Depositionsfrequenz zu entwickeln, um ihre optoelektronischen Eigenschaften zu verbessern, und sie in SHJ Solarzellen anzuwenden, um eine geringere parasitäre Absorption zu erreichen und dadurch die Kurzschlussstromdichte zu erhöhen. Innerhalb dieser Arbeit wurden nc-SiOx:H Schichten mit Hilfe der plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung bei 81,4 MHz entwickelt. Durch die Nutzung einer erhöhten Dichte an atomarem H bei 81,4 MHz wurde im Vergleich zu Schichten, die bei 13,56 MHz in der gleichen Depositionsanlage hergestellt wurden, eine verbesserte Phasentrennung erreicht. Bei dieser Entwicklung konnten vier unterschiedliche Bereiche der nc-SiOx:H Deposition im Bezug auf ihr Gefüge und ihre Eigenschaften identifiziert werden. Im Detail sind dies: ein Gebiet des amorphen Wachstums (“fully amorphous region”), ein Bereich mit geringen Gehalten der nc-Si und der a-SiOx:H Phase (“O and nc-Si enrichment”), ein Gebiet mit hohen Gehalten an nc-Si und a-SiOx:H (“O and nc-Si enrichment”) und schließlich ein Bereich des bevorzugten Einbaus von a-SiOx:H anstelle von nc-Si (“nc-Si deterioration”). Vor allem Schichten, die im Übergang zwischen den Bereichen “O and nc-Si enrichment” und “nc-Si deterioration” hergestellt wurden, zeigten exzellente optoelektronische Eigenschaften.Eine detaillierte Untersuchung des Gefüges mit Hilfe der Atomsondentomographie zeigte ein filigranes dreidimensionales Netzwerk aus nc-Si auf und deutete auf eine nahezu homogene Verteilung der Dotieratome über alle Phasen hinweg, im Gegensatz zu thermisch erzeugtem nc-Si in SiO2.Im Anschluss an die Materialentwicklung wurden die nc-SiOx:H Schichten in SHJ Solarzellen eingesetzt. Ausgehend von planaren Substraten, die mit intrinsischen a-SiOx:H Schichten passiviert wurden, führten n-typ nc-SiOx:H Frontemitter Schichten zu einer Erhöhung der Kurzschlussstromdichte der Solarzelle mit steigendem Gehalt an a-SiOx:H in den nc-SiOx:H Schichten. Gleichzeitig limitierten hochtransparente Schichten aus nc-SiOx:H den Füllfaktor der Solarzellen erheblich. Diese Untersuchungen wurden von optischen Simulationen mittels OPAL 2 begleitet. Weiterhin wurde eine erhebliche Steigerung der offenen Klemmspannung erreicht, indem die intrinsischen a-SiOx:H Schichten durch intrinsisches a-Si:H ersetzt wurden, bedingt durch die überlegene Oberflächenpassivierung durch die wärmebehandelten a-Si:H Schichten auf c-Si. Des Weiteren wurde die Nanoimprintlithographie genutzt, um SiO2-ähnliche Antireflexionsschichten auf planaren Solarzellen herzustellen, die die zufällige Si-Pyramidentextur nachbildeten. Dadurch konnte die Lichteinkopplung und damit auch die Kurzschlussstromdichte der Solarzellen erhöht werden. Eine Kombination aus verbesserter Lichteinkopplung und verbessertem Lichteinfang konnte mit Hilfe texturierter Si Substrate erreicht werden. Hier konnte gezeigt werden, dass die Qualität der Oberflächenpassivierung durch intrinsisches a-Si:H vergleichbar zu den planaren Absorbern ist, sofern man den Einfluss der Oberflächenvergrößerung und verringerten Absorberdicke berücksichtigt. Insgesamt konnte eine graduelle Erhöhung der Effizienz der Solarenergiewandlung von 19 auf 21,4 % für die Siliziumheterostruktursolarzellen im Zuge dieser Arbeit erreicht werden.$$lger 000722212 520__ $$aIn the recent decade world record solar energy conversion efficiencies have been achieved by the silicon heterojunction (SHJ) solar cell technology. However, the parasitic absorption within the doped amorphous silicon (a-Si:H) layers still causes a significant reduction in the short circuit current density of a SHJ solar cell. In contrast, thin films of nanocrystalline silicon oxide (nc-SiOx:H) are significantly more transparent. Therefore, the aim of this thesis was to develop doped nc-SiOx:H films at an increased deposition frequency to improve the optoelectronic trade-off of the films and apply these layers in SHJ solar cells to achieve a low parasitic absorption and, thereby, an enhanced short circuit current density. In this work films of nc-SiOx:H were developed at 81.4 MHz using plasma enhanced chemical vapor deposition. By exploiting the increased atomic H density at 81.4 MHz, an improved phase separation was achieved in comparison to films deposited at 13.56 MHz within the same deposition system. Within these variations four distinct regions of nc-SiOx:H deposition were identified according to their microstructure and their properties. In particular these are: a region of amorphous growth (“fully amorphous region”), a region with low amounts of the nc-Si phase and the a-SiOx:H phase (“onset of nc-Si formation”), nc-SiOx:H films of high nc-Si and a-SiOx:H phase contents (“O and nc-Si enrichment”), and a region with a preferential incorporation of a-SiOx:H against nc-Si (“nc-Si deterioration”). Particularly, films deposited at the transition between the “O and nc-Si enrichment” and the “nc-Si deterioration” region exhibited a high optoelectronic performance. A detailed investigation of the microstructure via atom probe tomography revealed the intricate three-dimensional structure of the nc-Si network and indicated a nearly homogeneous distribution of the dopant atoms across all phases in contrast to thermally produced nc-Si in SiO2.After the material development, the nc-SiOx:H layers were applied in SHJ solar cells. Starting with planar substrates passivated by intrinsic a-SiOx:H layers, n-type nc-SiOx:H front-emitter layers led to an increase in the short circuit current density of the solar cells with an increasing a-SiOx:H content in the nc-SiOx:H layers. At the same time, highly transparent nc-SiOx:H layers severely limited the fill factor of the solar cells. These investigations were accompanied by optical simulations using OPAL 2. Additionally, a significant enhancement of the open circuit voltage was achieved by substituting the intrinsic a-SiOx:H by intrinsic a-Si:H due to the superior surface passivation of c-Si by the annealed a-Si:H layers. Furthermore, nano-imprint lithography was employed to produce Si random pyramid textured SiO2-like anti-reflection coatings on planar SHJ solar cells, which enhanced the light incoupling and resulted in an increase of the short circuit current density. The combination of an increased light incoupling and increased light trapping was achieved by Si random pyramid textured Si substrates. Here, the surface passivation of the absorber by intrinsic a-Si:H was confirmed to be comparable to the planar absorbers by considering the effect of the increased surface area and the absorber thickness. In total, a gradual enhancement of the solar energy conversion efficiency from 19 to 21.4% was accomplished in the course of this work for the SHJ solar cells.$$leng 000722212 588__ $$aDataset connected to Lobid/HBZ 000722212 591__ $$aGermany 000722212 653_7 $$ananocrystalline silicon oxide 000722212 653_7 $$asilicon heterojunction solar cells 000722212 653_7 $$alight management 000722212 653_7 $$aparasitic absorption 000722212 653_7 $$aPECVD 000722212 653_7 $$awindow layer 000722212 653_7 $$afront surface field 000722212 653_7 $$arear emitter solar cells 000722212 7001_ $$0P:(DE-82)013042$$aRau, Uwe$$b1$$eThesis advisor 000722212 7001_ $$0P:(DE-82)IDM01469$$aKnoch, Joachim$$b2$$eThesis advisor 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.pdf$$yOpenAccess 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212_source.zip$$yRestricted 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.gif?subformat=icon$$xicon$$yOpenAccess 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.jpg?subformat=icon-1440$$xicon-1440$$yOpenAccess 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.jpg?subformat=icon-180$$xicon-180$$yOpenAccess 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.jpg?subformat=icon-640$$xicon-640$$yOpenAccess 000722212 8564_ $$uhttps://publications.rwth-aachen.de/record/722212/files/722212.jpg?subformat=icon-700$$xicon-700$$yOpenAccess 000722212 909CO $$ooai:publications.rwth-aachen.de:722212$$pdnbdelivery$$pdriver$$pVDB$$popen_access$$popenaire 000722212 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-HGF)0$$aRWTH Aachen$$b0$$kRWTH 000722212 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)013042$$aRWTH Aachen$$b1$$kRWTH 000722212 9101_ $$0I:(DE-588b)36225-6$$6P:(DE-82)IDM01469$$aRWTH Aachen$$b2$$kRWTH 000722212 9141_ $$y2018 000722212 915__ $$0StatID:(DE-HGF)0510$$2StatID$$aOpenAccess 000722212 9201_ $$0I:(DE-82)615610_20140620$$k615610$$lLehrstuhl für Photovoltaik (FZ Jülich)$$x0 000722212 9201_ $$0I:(DE-82)616210_20140620$$k616210$$lLehrstuhl für Halbleitertechnik und Institut für Halbleitertechnik$$x1 000722212 961__ $$c2018-06-28T12:26:26.739671$$x2018-04-06T17:00:25.932278$$z2018-06-28T12:26:26.739671 000722212 9801_ $$aFullTexts 000722212 980__ $$aphd 000722212 980__ $$aVDB 000722212 980__ $$aUNRESTRICTED 000722212 980__ $$abook 000722212 980__ $$aI:(DE-82)615610_20140620 000722212 980__ $$aI:(DE-82)616210_20140620