Druckbare Si-Schichten für Photovoltaik und Elektronik

REM-Aufnahme einer gesinterten Silizium-Nanopartikel-Schicht

 

Voraussetzung für die künftige Nutzung der ökologischen und ressourcenschonenden Solarenergie sind leistungsfähige und qualitativ hochwertige Solarzellen, die mit modernen Massenfertigungstechnologien wie der Drucktechnik hergestellt werden können. So war das Hauptziel dieses Projekts die Entwicklung von druckbaren Silizium-Schichten aus Nanopartikeln, die das Potenzial besitzen, in der Photovoltaik und Elektronik Anwendung zu finden.

Kennzeichnend für das Projekt war, dass bei der Herstellung von Si-Schichten zur Materialauswahl neben den ausschließlich physikalisch-chemischen Eigenschaften auch umweltorientierte Kriterien berücksichtigt wurden. Die Verwendung der Drucktechnik ermöglicht eine großflächige Aufbringung von Silizium und ist schneller als die bisher eingesetzten Zieh- oder Beschichtungsverfahren. Der Einsatz von Nanopartikeln zur Herstellung von Halbleiterschichten soll es ermöglichen, die Prozesstemperaturen zu senken.

Mit der Entwicklung einer druckbaren Si-Nanopartikel-Dispersion auf Basis eines umweltverträglichen Lösungsmittel wurde der Grundstein für die weiteren Projektziele gelegt. Eine umfassende Evaluierung in Kombination mit experimentellen Untersuchungen zeigte, dass eine Dispersion auf Basis von Ethanol neben sehr guter Umweltverträglichkeit hervorragende Beschichtungsergebnisse liefert. Mit Hilfe dieser Dispersionen war es möglich, mit verschiedenen Beschichtungsverfahren homogene und rissfreie Nanopartikel-Schichten herzustellen. Das Filmziehverfahren, dessen Anforderungen an die Dispersionen dem großtechnischen Schlitzdüsenverfahren ähnlich sind, lieferte dabei die besten Ergebnisse hinsichtlich Schichtdicke, Homogenität und Defekte. Die getrockneten Nanopartikel-Schichten konnten erfolgreich zu dichten Schichten versintert werden. Mit der Entwicklung einer zeitgleichen Dotierung des Siliziums während des Sinterns wurde eine Voraussetzung für die Verwendung der Schichten in Elektronik und Photovoltaik bei gleichzeitiger Einsparung eines zusätzlichen Prozessschrittes erfüllt.

Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz kofinanziert.

 

 

Ansprechpartner

Dr. Edda Stern

Tel.: +49 9131 9398-165

E-Mail: Edda.Stern@zae-bayern.de


Dipl.-Phys. Arne Riecke

Tel.: +49 9131 9398-157

E-Mail: Arne.Riecke@zae-bayern.de

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