Light-induced degradation due to Cu precipitation in crystalline silicon: Modeling and impact on PERC solar cells

Julkaisun otsikon käännös: Kuparin erkautumisen aiheuttama valodegradaatio kiteisessä piissä: Mallinnus ja vaikutukset aurinkokennoihin

Henri Vahlman

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kupari on yleinen alkuaine, ja siten hankalasti kontrolloitava epäpuhtaus piikomponenttien tuotantolinjoilla. Jo hyvin pienet kuparikonsentraatiot p-tyypin piikomponenteissa (esim. aurinko- kennoissa) voivat johtaa kuparin aiheuttamaan valodegradaatioon, eli vähemmistövarauksen- kuljettajien bulkkielinajan lyhenemiseen ylimäärävarauksenkuljettajainjektion aikana. Jo analyyttisten mittausmenetelmien herkkyysrajat alittavat kuparikonsentraatiot voivat johtaa kuparin aiheuttamaan valodegradaatioon. Siksi on tärkeää tunnistaa kyseinen ilmiö suoraan komponenttitason vaikutuksista, jotka voivat sekoittua samanaikaisesti ilmeneviin muihin valo- degradaatiomekanismeihin. Tämän työn ensimmäinen tavoite on selkeyttää niitä aurinkokenno- tasolla ilmeneviä piirteitä, joita voidaan hyödyntää kuparin aiheuttaman valodegradaation erottamisessa muista valodegradaatiomekanismeista. Teollisissa passivoidun emitterin ja takaosan omaavissa aurinkokennoissa ilmennyttä voimakasta valodegradaatiota karakterisoitiin, ja analyysiä täydennettiin tutkimalla koronavarauksen vaikutusta elinaikanäytteissä, jota on aiemmin käytetty menetelmänä kuparin aiheuttaman valodegradaation tunnistamisessa. Tuloksista ilmenee, että aurinkokennojen kupariin liittyvä valodegradaatio voidaan tunnistaa suhteellisen nopean degradaationopeuden perusteella, sekä hiladefektien päällä ilmenevästä voimakkaasta degradaatiosta. Kupariin liittyvän valodegradaation ja toisen valodegradaatiomekanismin, ns. Sponge-LID:n välillä kuitenkin havaittiin samankaltaisia ominaisuuksia, ja lisätutkimukset esim. elinaikaspektroskopiaa hyödyntäen ovat tarpeen näiden mekanismien suhteen selkeyttämiseksi. Työn toinen tavoite on syventää kuparin aiheuttamaan valodegradaatioon liittyvää teoreettista ymmärrystä. Tämän tavoitteen saavuttamiseksi johdettiin fysikaalinen malli perustuen sähkö- staattisten vaikutusten rajoittamaan kuparin erkautumiseen, joka yhdessä aiemmin julkaistun metallierkaumien Schottky-liitosmallin kanssa mahdollistaa kupariin liittyvän valodegradaation mallintamisen suoraan vähemmistövarauksenkuljettajien elinajan tasolla. Mallin ja kokeiden välillä havaittiin yhdenmukaisuus useimmissa tutkituista tapauksista. Kuparin aiheuttaman valo- degradaation voimakkuus riippuu teoreettisesti pääosin kupari- ja seostuskonsentraatioista, ja heterogeenisten ydintymispaikkojen tiheydestä. Kaikki ym. suureet vaikuttavat erkaumien lopulliseen kokoon, joiden säteen pääteltiin olevan muutamien ja muutamien kymmenien nanometrien välillä. Yllämainitut tulokset vahvistavat erkautumisteoriaa kuparin aiheuttaman valoerkautumisen perimmäisenä syynä, ja antavat näkemyksiä kyseisen häviömekanismin aiheuttamien vaikutusten pienentämiseen piikomponenteissa.
Julkaisun otsikon käännösKuparin erkautumisen aiheuttama valodegradaatio kiteisessä piissä: Mallinnus ja vaikutukset aurinkokennoihin
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Savin, Hele, Vastuuprofessori
  • Savin, Hele, Ohjaaja
  • Haarahiltunen, Antti, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7921-9
Sähköinen ISBN978-952-60-7922-6
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

Tutkimusalat

  • pii
  • aurinkokenno
  • kupari
  • valodegradaatio
  • erkautuminen

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Kuparin erkautumisen aiheuttama valodegradaatio kiteisessä piissä: Mallinnus ja vaikutukset aurinkokennoihin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä