Bis zum Jahr 2050 plant die Bundesregierung mindestens 80% des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien zu generieren. Im laufenden Jahr 2018 beträgt dieser Anteil rund 40%. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, gilt es die erneuerbaren Energien auszubauen und speziell für die Photovoltaik, sowohl die Effizienz zu steigern als auch die Kosten zu senken. Dies ist das übergeordnete Ziel dieser Promotion.

Die „passivated emitter and rear cell“ (PERC) ist mittlerweile der Markführer der weltweiten Solarzellenproduktion. Bei diesem Zellkonzept spielen Verluste auf der Vorderseite eine entscheidende Rolle, speziell die Verluste am vorderseitigen Metallkontakt. Daher sollen diese in meiner Promotion im Detail betrachtet werden.

Zunächst sollen geeignete Methoden evaluiert werden, um die Verluste am Metallkontakt (in Form der Dunkelsättigungsstromdichte) ausreichend genau zu bestimmen. Hierzu sollen spannungskalibrierte Photolumineszenz (PL) Aufnahmen verwendet werden. Zusätzlich sollen PL-Simulationen durchgeführt werden, um die Gültigkeit der Ergebnisse zu unterstreichen/bestätigen.

Im nächsten Schritt soll die Mikrostruktur, welche sich an der Metall-Halbleiter Grenzfläche ausbildet mittels Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen analysiert werden. Diese soll dabei in unterschiedliche charakteristische Bereiche separiert werden und die auftretende Häufigkeit der Bereiche soll mit der jeweiligen Dunkelsättigungsstromstärke korreliert werden. Ziel ist ein analytisches Modell zur Vorhersage der Verluste.

Das gewonnene Wissen aus der Modellierung soll zuletzt zur Entwicklung neuartiger Emitter (hochdotierte Bereiche, die zur Ladungstrennung benötigt werden) genutzt werden. Diese sollen mittels Niederdruckdiffusion realisiert werden, da hier deutlich höhere Durchsätze erreicht werden, wodurch die Stromgestehungskosten gesenkt werden können.