| Anlagen für die Solarzellenfertigung. | ||
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Crystec Technology Trading GmbH
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Eine typische Silicium Solarzelle besteht aus einem oberflächennahem, photoaktiven p/n Übergang, einem ohmschen Kontaktstreifen mit Kontaktfingern, einem ganzflächigen, ohmschen Rückseitenkontakt und einer Antireflexschicht auf der Vorderseite.
Für die Siliciumsolarzellenproduktion kann entweder polykristallines oder monokristallines Material eingesetzt werden. Polykristallines Silicium für photovoltaische Anwendungen wird meist in Gießverfahren hergestellt, während monokristallines Silicium im Czochralski Ziehverfahren produziert wird.
Die wesentliche Prozeßschritte in der Solarzellenfertigung sind Herstellung des p/n-Übergangs durch Dotierung und die Kontaktierung der photovoltaischen Zelle. Daneben kommen Abscheideprozesse für Antireflexionsschichten und evt. weitere Schritte, die aus thermischen Prozessen bestehen können, zur Optimierung des Solarzellenaufbaus zum Einsatz.

Das Modell 206 von Koyo Thermo Systems ist für 150mm Wafer ausgelegt und erfüllt alle Anforderungen an diesen Prozeß. Die in diesem Modell eingesetzten LGO-Heizelemente sorgen durch ihre niedrige thermische Masse für kurze Prozeßzeiten und energiesparenden und somit kostengünstigen Betrieb der Dotieröfen. Alle gängigen Solarzellengrößen können in diesem Diffusionsofen prozessiert werden. POCl3 wird als flüssiges Dotiermittel in einem Bubbler bereitgestellt. Stickstoff streicht bei definierter Temperatur durch die Flüssigkeit und wird mit Dotiermittel angereichert. Typische Dotiertemperaturen liegen bei 800 - 900C.
Für
höhere Ansprüche an die Homogenität des Dotierprofils
bzw.
für vollautomatische Produktionsstraßen stehen
Vertikalöfen zur Verfügung.
Insbesondere
für Anwendungen in der Solarzellenforschung und in der Entwicklung
kann
der kleinste Vertikalofen von Koyo Thermo Systems
erfolgreich eingesetzt werden. Der Ofen Typ VF1000 ist als
Minibatch-Ofen
ausgelegt, besitzt eine manuelle Beladung und ist daher bezgl. der
möglichen Probengrößen sehr flexibel. Der Vertikalofen
ist
mit einem kostensparenden LGO Heizelement
ausgestattet und die
Prozeßperformance entspricht der von Vertikalöfen für
die
Produktion moderner ICs. Der Preis konnte in der gleichen
Größenordung wie der für ein Horizontalrohr in einem
Horizontalofen 206 gehalten werden.
Für die Massenproduktion hat Koyo Thermo Systems einen speziellen Vertikalofen entwickelt, der bessere Prozeßergebnisse liefert als ein Horizontalofen, die Herstellungskosten der Solarzellen aber kaum verteuert. Der Zwillingsofen lädt 3-4 Boote in ein Vertikalrohr und hat somit eine Kapazität von 600 - 800 Solarzellen. Das entspricht der Kapazität eines 4-stöckigen Horizontalofens. Die Automatisierbarkeit ist deutlich einfacher als im Falle eines Horizontalofens.
In der Halbleitertechnologie werden drei
chemische Abscheideverfahren zur Beschichtung von Halbleiterwafern
angewendet:
APCVD. Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition erfordert
relativ hohe Temperaturen und wird nur für wenige Anwendung wie
die Abscheidung von epitaktischem Silizium eingesetzt.
LPCVD. Low Pressure Chemical Vapor Deposition ist weit
verbreitet für die Abscheidung von Siliciumoxid,
Siliciumnitrid und Polysilicium. Der Prozess wird in
Rohröfen durchgeführt und erfordert
ebenfalls relativ hohe Temperaturen.
PECVD. Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition dient im
Wesentlichen zur Abscheidung von Dielektrika und
Passivierungssschichten wie Silicium-oxid und –nitrid sowie
ONO-Schichten bei niedrigen Temperaturen. Es kann auch für die
Bildung von SiC- oder poly-Siliciumschichten eingesetzt werden. Die
erforderliche Energie für die chemische Reaktion wird nicht
über die Heizung der gesamten Reaktionskammer aufgebracht sondern
nur über die Gasphase bzw. das Plasma. Es ist die beste Methode
wenn die Diffusion von Dotierstoffen gering gehalten werden muss,
temperaturempfindliche Substrate oder mit Aluminium metallisierte
Scheiben vorliegen. Das thermische Budget der behandelten Wafer bleibt
niedrig bei PECVD.
Über einen RF-Generator wird in der Reaktionskammer ein Plasma
erzeugt, das reaktive Ionen und Radikale enthält. Aufgrund der
Aktivierung und Reinigung der Oberfläche durch den mehr oder
weniger starken Beschuss von Ionen aus dem Plasma beginnt das Wachstum
von Schichten leicht und erfolgt mit guter Haftung und relativ hohen
Abscheideraten. Die Eigenschaften der abgeschiedenen Schicht lassen
sich besser beeinflussen als bei rein thermischer Abscheidung von
Schichten, da mehr Prozessparameter variiert werden können.
Wichtig sind die Einstellung von Haftung, Stress bzw. Zugspannung und
Druckspannung die Verbiegung des Wafers zur Folge haben können,
Wasserstoffgehalt und Dichte, Ätzbarkeit, Ätzrate und
Selektivität der Ätzung, Kantenbedeckung sowie die über
den Brechungsindex messbare Stöchiometrie (Zusammensetzung) und
Reinheit der erzeugten Schichten. Die maximal mögliche
Schichtdicke und die erreichbare Gleichmäßigkeit von
Schichten hängt ebenfalls von den PECVD-Prozessparametern ab.
Manche Schichtparameter können auch nachträglich noch
verändert werden.
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