Ein Dendrit ist ein dünner, fadenförmiger Ausläufer aus einem reinen kristallinen Material wie Silizium. Um kostengünstige und hocheffiziente Solarzellen herzustellen, werden dendritische Siliziumstrukturen für die Solarzellenproduktion gefertigt . Diese werden auch als Silizium-Dendriten-Solarzellen bezeichnet. Für solche Anwendungen wurde eine 0.5 x 12 Zoll große Silizium-Dendritenstruktur mit definierten spezifischen Widerständen, Dicken und Kristalleigenschaften entwickelt.
Im Rahmen des Pilotversuchs wurden Silizium-Dendritennetz-N-auf-P-Solarzellen mit Abmessungen von 1.27 x 30.5 cm hergestellt. Um eine Ausbeute von 75 % der Zellen mit minimalem Wirkungsgrad zu gewährleisten, wurden entsprechende Prozesse entwickelt. Basierend auf dem Wirkungsgrad der Solarzellen verteilte sich die Ausbeute wie folgt: 9, 100, 10, 68 % bzw. 11, 18 %. Während des Betriebs der Pilotlinie mit unausgewogener Ausbeute betrug die Gesamtausbeute 78 %.
Was ist eine dendritische Webtechnik?
Bei der dendritischen Netztechnik handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung polykristalliner Siliziumschichten, bei dem Siliziumdendriten vorsichtig aus einer Siliziumschmelze entfernt werden; wenn das Siliziumnetz aus der Schmelze aufsteigt und abkühlt, erstarrt es zwischen den Dendriten.
Oberflächenspannung und kristallographische Kräfte wirken zusammen und erzeugen so die Bandform, wodurch eine mögliche Verunreinigung durch Formwerkzeuge vermieden wird. Um die Kristalle auf den gewünschten Leitfähigkeitstyp und spezifischen Widerstand einzustellen, erfolgt das Wachstum aus der Schmelze.
Abgewiesene gelöste Stoffe diffundieren leicht von der Wachstumsfront weg, was zu einer äußerst effektiven Verunreinigungssegregation führt , ähnlich dem Czochralski-Verfahren. Aufgrund der hohen Strukturqualität des Materials kann dendritisches Netzmaterial mit allen gängigen Halbleiterverarbeitungsverfahren verarbeitet werden, die mit einer Orientierung kompatibel sind.
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Was ist das Wachstum von dendritischen Netz-Siliziumbandkristallen?
Die Kristallstruktur im dendritischen Siliziumnetz wird durch kristallographische Kräfte und Oberflächenspannung gesteuert, nicht durch Formwerkzeuge – ein einzigartiger Mechanismus des Bandwachstums. Solarzellen, die aus solchen Einkristallnetzen mit einer Breite von in der Regel 2–4 cm gefertigt sind, erreichen einen AM1- Wirkungsgrad von bis zu 15.5 Prozent.
Da Siliziumnetze während der Kristallisation erfolgreich metallische Verunreinigungen aus der Schmelze trennen, scheint es möglich, weniger teures und weniger reines Silizium als Ausgangsmaterial für die Kristallentwicklung zu verwenden.
Jüngsten Experimenten zufolge, die hier besprochen werden, lässt sich die Wachstumsrate durch Anpassung der Temperaturprofile sowohl der Schmelze, aus der sich der Kristall bildet, als auch des Kristallgewebes selbst steigern. Die Verbesserungen resultieren aus reduzierten Spannungen im Inneren der Kristalle und einer verbesserten Ableitung der latenten Wärme. Um hohe Wachstumsraten über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten, ist eine regelmäßige Schmelzezufuhr während des Wachstums erforderlich.
