ortsaufgel¨ oster
Lebensdauermessungen
Im vorangegangenen Kapitel hat sich gezeigt, dass EFG- und SR-Solarzellen, die mit dem um einen Wasserstoffpassivierungsschritt erweiterten Standardprozess hergestellt werden, im Wirkungsgrad auf etwa 14,5 % beschr¨ankt sind. Um diesen Wert weiter zu erh¨ohen, war es zun¨achst erforderlich, einen Eindruck davon zu bekommen, wodurch die Konversionseffizienz in diesem Zellprozess begrenzt wird. Zu diesem Zweck wurde ein Prozessmonitoring durchgef¨uhrt, bei dem der Einfluss einzelner Prozessschritte auf die Minorit¨atsladungstr¨agerlebensdauer untersucht wurde.
Derartige Anstrengungen wurden schon fr¨uher unternommen, wobei allerdings stets integrale Messmethoden Verwendung fanden [93, 54, 139]. Wie sich in Kapitel 2.1 ge- zeigt hat, unterliegen die Materialeigenschaften von Siliziumfolien jedoch bereits in- nerhalb eines Wafers sehr starken Schwankungen, so dass nicht von vornherein davon ausgegangen werden kann, dass all diese verschiedenartigen Waferbereiche in der- selben Weise oder im selben Maß auf die jeweiligen Prozessschritte reagieren. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit die ortsaufgel¨oste µ-PCD Methode (vgl. Ab- schnitt 2.1.1) zur Bestimmung der Volumenlebensdauern eingesetzt. Auf diese Weise konnten die durch die verschiedenen Prozessschritte hervorgerufenen Ver¨anderungen in den Lebensdauerwerten lokal verfolgt werden.
Allerdings verursachen die starken Schwankungen in der Materialqualit¨at auch bei dieser Messtechnologie experimentelle Schwierigkeiten. Diese werden im Folgenden aufgezeigt und die Verfahrensweise vorgestellt, mit der dennoch aussagekr¨aftige Le- bensdauermappings erhalten wurden. Im Weiteren erfolgt die Diskussion der Messer- gebnisse. Im Anschluss daran werden die so genannten
”split mappings“ eingef¨uhrt.
Hierbei handelt es sich um eine spezielle Aufbereitungsform der Messdaten, die zum einen einzelne Sachverhalte deutlicher erkennen l¨asst, zum anderen einen Eindruck von der Unzul¨anglichkeit integraler Messmethoden f¨ur die Untersuchung von EFG- und SR-Silizium vermittelt. Welche Konsequenzen sich aus den Resultaten des Pro- zessmonitorings f¨ur den Zellprozess ergeben, wird am Ende des Kapitels behandelt.
4.1 Experimentelle Vorgehensweise
Zur Untersuchung der verschiedenen Prozessschritte sowie etwaiger Synergieeffekte wurden sowohl f¨ur EFG- als auch f¨ur SR-Silizium vier Untersuchungsreihen durch- laufen, die in Abb. 4.1 schematisch wiedergegeben sind.
Jede von ihnen beginnt mit einem Defekt¨atzschritt (s. Kapitel 3.1.1), um eventuelle oberfl¨achennahen Verunreinigungen zu entfernen. Im Weiteren sind unter P-Diffusion und Al-Gettern die in den Abschnitten 3.1.2 und 3.3.2 beschriebenen Prozessschritte samt etwaiger Waferreinigungen zu verstehen. Da die Vergleichbarkeit der Messergeb- nisse vor und nach P-Diffusion bzw. Al-Gettern durch Rekombination in der Emitter- schicht sowie durch das beim Al-Gettern gebildete BSF beeintr¨achtigt werden, wurden diese Schichten jeweils vor der folgendenµ-PCD Messung entfernt. Dazu wurden pro Waferseite 15µm abge¨atzt (zur verwendeten ¨Atzl¨osung s. Abschnitt 3.1.1). Weiter steht MIRHP-Passivierung f¨ur einen sechsst¨undigen Wasserstoffeintrag bei 350◦C.
Diese lange Passivierdauer konnte gew¨ahlt werden, da es sich bei den untersuchten Proben nicht um kontaktierte Solarzellen handelt, sondern um metallfreie Proben, bei denen keine Gefahr einer Metalleindiffusion in die Raumladungszone besteht. Auf die- se Weise wurde eine maximale Passivierung der wasserstoffsensitiven Defekte gew¨ahr- leistet. F¨ur eine zufriedenstellende Passivierwirkung in Solarzellen ist jedoch bereits eine viel k¨urzere Passivierdauer ausreichend, wie in Abschnitt 3.4 gezeigt wurde. Am Ende jeder Sequenz wurde der Wafer schließlich im Sonnensimulator einer zehnst¨undi- gen Beleuchtung bei der Intensit¨at einer Sonne unterzogen, um mit der anschließenden Lebensdauermessung die Beleuchtungsstabilit¨at der Lebensdauerwerte zu ¨uberpr¨ufen.
Sequenz 3 Sequenz 4 Sequenz 1 Sequenz 2
Defektätzen Defektätzen Defektätzen
MIRHP−Pass.
Beleuchtung P−Diffusion
MIRHP−Pass.
Beleuchtung
Al−Gettern
MIRHP−Pass.
Beleuchtung P−Diffusion
µ−PCD 1 µ−PCD 4 µ−PCD 8 µ−PCD 12
µ−PCD 5 µ−PCD 9 µ−PCD 13
µ−PCD 14 µ−PCD 10
µ−PCD 6 µ−PCD 2
µ−PCD 7 µ−PCD 11 µ−PCD 15
µ−PCD 3 MIRHP−Pass.
Al−Gettern BSF Abätzen
Emitter Abätzen Em./BSF Ätzen
Beleuchtung Defektätzen
Abb. 4.1:Struktureller Aufbau der Untersuchungen. Nach den verschiedenen Prozessschrit- ten wurden jeweils ortsaufgel¨oste µ-PCD Messungen durchgef¨uhrt. Jede Untersuchungsse- quenz wurde von einem EFG- und einem SR-Wafer durchlaufen (Gr¨oße jeweils 5×5 cm2).
Sequenz 1 dient der Evaluierung des Einflusses der MIRHP-Passivierung sowie de- ren Beleuchtungsstabilit¨at. Mit Sequenz 2 hingegen wird die Beeintr¨achtigung der Volumenlebensdauern durch einen P-Getterschritt bzw. die Emitterdiffusion beleuch- tet sowie die Auswirkungen des P-Getterns in Verbindung mit MIRHP-Passivierung untersucht. Entsprechend erm¨oglichen die Sequenzen 3 und 4 die Analyse der Aus- wirkungen des Al-Getterns bzw. aufeinanderfolgender P- und Al-Getterschritte, sowie deren Zusammenwirken mit einem MIRHP-Passivierungsschritt.
Gem¨aß den Ausf¨uhrungen in den Abschnitten 2.1.2 und 2.1.4 ist f¨ur die Messung der Volumenlebensdauer in EFG- und SR-Silizium eine Passivierung der Waferoberfl¨ache erforderlich. Hierf¨ur gibt es, wie bereits in Kapitel 2.1.1 erw¨ahnt wurde, verschiedene M¨oglichkeiten. Eine davon stellt die Benetzung mit Flusss¨aure (HF) dar. Die da- mit erzielte Passivierwirkung ist jedoch zeitlich instabil. Dar¨uber hinaus ist HF sehr reaktiv und wirkt stark toxisch, was die Handhabung erschwert. Daher kam diese Methode nicht zum Einsatz. Die Oberfl¨achenpassivierung durch eine thermisch auf- gewachsene SiO2-Schicht bedingt einen Ofenprozess bei Temperaturen ¨uber 800◦C.
Dadurch ist zum einen die Gefahr einer Ofenkontamination gegeben, da manche der in Abb. 4.1 angef¨uhrten Prozessschritte nicht unter Reinraumbedingungen durchgef¨uhrt werden k¨onnen und viele zus¨atzliche ¨Atzschritte die Vergleichbarkeit der Messungen beeintr¨achtigen. Zum anderen diffundiert bei derart hohen Temperaturen der durch MIRHP-Passivierung eingetragene Wasserstoff wieder aus, so dass eine Untersuchung der Wasserstoffpassivierungseinfl¨usse auf diese Weise nicht erfolgen kann. Somit er- weist sich diese Methode als ungeeignet.
Im PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) bei Tem- peraturen um 300◦C abgeschiedenes Siliziumnitrid stellt eine weitere langzeitstabile M¨oglichkeit zur Oberfl¨achenpassivierung dar. Allerdings handelt es sich hierbei nicht um eine ideale Si3N4-Schicht, sondern vielmehr um eine nichtst¨ochiometrische Verbin- dung der Form SixNyHz [69], die ¨ublicherweise mit SiNx bezeichnet wird. Der darin enthaltene Wasserstoff kann dabei zur Defektpassivierung in den Siliziumwafern ver- wendet werden [17, 23]. Da der Wasserstoff bereits bei der Abscheidetemperatur von 300◦C, wenn auch in kleinen Mengen, aus der SiNx-Schicht freigesetzt wird [139] und die untersuchten Foliensiliziummaterialien gem¨aß den Ergebnissen aus Kapitel 3.4 bei dieser Temperatur bereits wasserstoffpassiviert werden k¨onnen, ist beim Einsatz von SiNxzur Oberfl¨achenpassivierung eine Verf¨alschung der Messergebnisse zu bef¨urchten.
Bei Verwendung einer Jod-Ethanol-L¨osung besteht dieses Problem nicht. Dar¨uber hinaus erm¨oglicht sie auf monokristallinem Silizium sehr niedrige Oberfl¨achenrekom- binationsgeschwindigkeiten von 10cms [122], die i. a. unter denjenigen liegen, die sich durch die Aufbringung von Dielektrika erzielen lassen [15]. Inwieweit dies auch f¨ur Fo- liensilizium gilt, wurde durch einen Vergleich mit der Passivierungswirkung von SiO2, PECVD-SiNx sowie einer Kombination aus SiO2 und PECVD-SiNx ¨uberpr¨uft. Um etwaige Verf¨alschungen durch Wasserstoffeintrag auszuschließen, wurden zun¨achst Le- bensdauermessungen an den mit Dielektrika beschichteten Wafern durchgef¨uhrt, an- schließend die Dielektrika abge¨atzt und bei mit Jod-Ethanol-passivierter Oberfl¨ache erneut vermessen. Da die Verwendung von SiO2 aus oben genannten Gr¨unden f¨ur die hier vorgesehene Untersuchung nicht in Frage kommt, sei hinsichtlich der diesbez¨ugli-
4,5
1,5 3,0
0
τeff [µs]
Jod−Ethanol
4 1
2 54 mm
3 PECVD−SiN x
τSiNx[µs] τJE[µs]
Bereich 1 0,8 0,8
Bereich 2 1,0 1,1
Bereich 3 3,0 3,6
Bereich 4 4,1 5,6
Abb. 4.2: Lebensdauermappings desselben SR-Wafers. In der linken Messung wurde zur Oberfl¨achenpassivierung PECVD-SiNxverwendet, in der darauf folgenden rechten Messung hingegen Jod-Ethanol. Die untenstehende Tabelle gibt lokale, mittlere Lebensdauerwerte wieder, die in den vier gekennzeichneten Waferbereichen in beiden Mappings berechnet wurden. Ein Vergleich der Mappings bzw. der Werte in der Tabelle zeigt eine bessere Pas- sivierungswirkung von Jod-Ethanol, die insbesondere in Bereichen h¨oherer Volumenlebens- dauern ins Gewicht f¨allt.
chen Ergebnisse auf [14] verwiesen. Eine vergleichende Darstellung der Ergebnisse f¨ur SiNx und Jod-Ethanol (JE) findet sich in Abb. 4.2.
Wie man erkennt, werden bei JE-passivierter Oberfl¨ache in Bereichen geringerer Rekombination h¨ohere effektive Lebensdauern gemessen als im Fall der Passivierung mit PECVD-SiNx(Abscheidung bei 300◦C wurde dankenswerterweise vonJ. Brody, Georgia Institute of Technology, durchgef¨uhrt). Zur Verdeutlichung wurden in beiden Messungen in denselben vier relativ homogenen Waferbereichen lokale Mittelwerte be- rechnet, die tabellarisch in Abb. 4.2 angef¨uhrt sind. Ein Vergleich der erhaltenen Werte zeigt eine bessere Passivierwirkung von JE, die sich, wie bereits in Abschnitt 2.1.3 diskutiert wurde, umso st¨arker auf die gemessenen effektiven Lebensdauern auswirkt, je h¨oher die Volumenlebensdauern sind.
Als Folge obiger Betrachtungen und der Ergebnisse aus Abb. 4.2 wurde bei allen in Abb. 4.1 auftretenden µ-PCD Messungen JE zur Oberfl¨achenpassivierung eingesetzt.
Dessen Passivierungswirkung ist allerdings ebenfalls zeitlich instabil. In Ermange- lung besser geeigneter Alternativen wurde dies jedoch in Kauf genommen und bei der Durchf¨uhrung der Messungen ber¨ucksichtigt. Hinsichtlich des Zerfalls der Passi- vierwirkung haben Untersuchungen an monokristallinem FZ-Si (2 Ω cm) gezeigt, dass
nach 1 h noch Lebensdauern von 320µs und nach 2 h noch Werte von 270µs gemessen werden k¨onnen [30].
Abschließend ist zu erw¨ahnen, dass die Proben vor jeder Jod-Ethanol-Passivierung und somit vor jeder in Abb. 4.1 aufgef¨uhrten µ-PCD Messung einer chemischen Rei- nigung unterzogen wurden, wie sie in Abschnitt 2.1.2 beschrieben ist. An dieser Stelle findet sich auch die Zusammensetzung der verwendeten Jod-Ethanol-L¨osung.
4.2 Messtechnische Probleme und deren L¨ osung
Das Prinzip der f¨ur die Lebensdauermessungen verwendeten µ-PCD Technik wurde bereits in Abschnitt 2.1.1 beschrieben. Dar¨uber hinaus sind an dieser Stelle Infor- mationen ¨uber das verwendete kommerzielle Messsystem zu finden. Dieses zeichnet den zeitlichen Zerfall der Photoleitf¨ahigkeit, auch Transiente genannt, mithilfe einer Transientenrekorderkarte im Computer auf und legt sogleich einen exponentiellen Fit zur Bestimmung der effektiven Lebensdauer τeff an, die bei ausreichend guter Ober- fl¨achenpassivierung gem¨aß Glg. 2.1 in guter N¨aherung als Volumenlebensdauer τb angesehen werden kann.
Wie bereits in Kapitel 2.1.1 erw¨ahnt wurde, ist hierbei allerdings darauf zu achten, dass die Fundamentalmode der Transiente zur Auswertung herangezogen wird. In der Praxis wird dies dadurch erreicht, dass ein geeigneter Zeitraum vorgegeben wird, in welchem die Transiente angefittet wird. Die Wahl dieses Zeitfensters h¨angt stark von den Materialeigenschaften der zu untersuchenden Probe ab und wird vom Messsystem w¨ahrend der gesamten Abrasterung der Probe jeder einzelnen der Transientenauswer- tung zu Grunde gelegt. Bei den untersuchten Foliensiliziummaterialien bereitet diese Verfahrensweise jedoch erhebliche Schwierigkeiten. Aufgrund der hier bereits inner- halb weniger Quadratzentimeter Waferfl¨ache vorherrschenden starken Schwankungen der Materialeigenschaften ist es nicht m¨oglich, ein einziges Zeitfenster zu w¨ahlen, wel- ches f¨ur die gesamte Probe geeignet ist. Somit muss eine Probe aus Foliensilizium im Allgemeinen, zumindest in Teilen, mehrmals abgerastert werden, um alle Punkte des Mappings zuverl¨assig vermessen zu k¨onnen.
Dabei kommt allerdings erschwerend hinzu, dass das Messsystem in den meisten F¨allen nicht in der Lage ist, zu erkennen, f¨ur welchen Messpunkt das vorgegebe- ne Zeitfenster geeignet ist und f¨ur welchen nicht. Stattdessen nimmt es die falschen Fitresultate, welche um Gr¨oßenordnungen vom wahren Wert nach oben oder unten abweichen k¨onnen, in das Mapping mit auf. Anhand des fertigen Lebensdauermap- pings ist nur schwer bis gar nicht erkennbar, f¨ur welche Messpunkte falsche Werte registriert wurden. Dies kann nur anhand des Transientenverlaufs beurteilt werden.
Das Messsystem bietet jedoch keine M¨oglichkeit, f¨ur jeden Punkt der Messung die Transiente f¨ur eine sp¨atere Auswertung zu speichern. Infolgedessen blieb zur Erstel- lung belastbarer Lebensdauermappings keine andere M¨oglichkeit, als den Transienten- verlauf w¨ahrend der Messung zu beobachten, die Probe ganz oder in Teilen mehrfach mit jeweils angepassten Zeitfenstern zu vermessen, und die Einzelmessungen am Ende manuell zu einem einzigen aussagekr¨aftigen Mapping zusammenzusetzen. Um die da- bei entstandene Datenflut besser bew¨altigen zu k¨onnen, wurde das von T. Pernau
urspr¨unglich zur Aufbereitung von LBIC-Mappings generierte Computerprogramm BildWinPro [86] um einige Funktionen erweitert und zur Aufbereitung der Lebens- dauermessungen verwendet.
Praktische Umsetzung
Abb. 4.3 illustriert die soeben beschriebene Verfahrensweise anhand eines einfachen Beispiels. Die drei Falschfarbendarstellungen in der oberen Reihe geben hierin die Ergebnisse einzelner Messungen mit verschiedenen Zeitfenstern wieder, die nachein- ander am selben Wafer durchgef¨uhrt wurden. Wie man erkennt, liefern diese Messun- gen teilweise widerspr¨uchliche Ergebnisse. So weist beispielsweise der markierte, in den rechten Bildern rot erscheinende Bereich der h¨ochsten Lebensdauern im linken Bild nur sehr geringeτb-Werte auf, da hier der Leitf¨ahigkeitszerfall vom Messsystem falsch ausgewertet wurde. Dass das linke Bild die falschen Messwerte wiedergibt und nicht etwa die anderen beiden Bilder, l¨asst sich allerdings nur durch Beobachten der Transientenverl¨aufe w¨ahrend der Messungen beurteilen. Basierend auf diesen Beob- achtungen wurden aus den drei verschiedenen Teilmessungen (je nach vorherrschenden Lebensdauerschwankungen k¨onnen jedoch in anderen Proben auch mehr erforderlich sein) jeweils die belastbaren Messpunkte entnommen und zu einem einzigen Lebens- dauermapping zusammengesetzt. Diese Falschfarbendarstellung gibt nun sowohl in Bereichen hoher wie auch niedriger Lebensdauer zuverl¨assige Messwerte wieder.
kurzes Zeitfenster
langes Zeitfenster mittleres
Zeitfenster 15
1 5 10
5 0
150 50 20 10 2
1 2 20 150 50
5 10
10 100 300
50 20 [µs]
τb
[µs]
τb
[µs]
τb
[µs]
τb
Abb. 4.3:Zusammensetzen mehrerer Messungen mit verschiedenen Zeitfenstern zu einem belastbaren Mapping. Die einzelnen Messungen in der oberen Reihe enthalten jeweils neben Punkten mit korrekten Messwerten auch solche, die aufgrund eines ungeeigneten Zeitfensters nicht zuverl¨assig vermessen werden konnten. Das zusammengesetzte Mapping hingegen gibt nur verl¨assliche Messwerte wieder.
Hinsichtlich der Wahl des Zeitfensters f¨ur die Transientenauswertung hat sich f¨ur EFG- und SR-Silizium als grobe Richtlinie ergeben, dass das Zeitfenster etwa 2–10mal so groß wie die zu messende Lebensdauer gew¨ahlt werden sollte, um vern¨unftige Werte zu erhalten.
Alle im Folgenden gezeigten Lebensdauermappings sind auf die beschriebene Weise durch die Kombination vieler Einzelmessungen entstanden und zeigen nun in jedem Wertebereich belastbare Messergebnisse. In seltenen F¨allen kam es allerdings vor, dass f¨ur einzelne Punkte keine zuverl¨assigen Messresultate vorlagen. Diese treten in den Falschfarbendarstellungen der Volumenlebensdauern als graue Punkte in Erscheinung.
Im ¨Ubrigen sind auch alle Lebensdauermappings der vorangegangenen Kapitel auf die beschriebene Weise zusammengesetzt worden, falls dies bedingt durch starke Schwankungen in den Materialeigenschaften erforderlich war. Daher sind sie im selben Maße aussagekr¨aftig wie die folgenden.
4.3 Ergebnisse der Messungen
Gem¨aß der in Abb. 4.1 dargestellten Untersuchungssequenzen wurden an EFG- sowie SR-Wafern Lebensdaueruntersuchungen nach verschiedenen Prozessschritten vorge- nommen. Die erhaltenen Lebensdauermappings werden in diesem Abschnitt getrennt nach Materialart diskutiert.
4.3.1 EFG-Silizium
F¨ur die folgenden Untersuchungen wurde ausschließlich neues Oktagon-EFG-Material herangezogen, da dies mittlerweile zum Standardmaterial geworden ist. Im Weiteren ist somit unter EFG-Silizium stets Oktagon-Material neuer Qualit¨at zu verstehen.
Sequenzen 1 und 2
F¨ur die Untersuchungssequenzen 1 und 2 aus Abb. 4.1 sind die Ergebnisse der µ- PCD Messungen an EFG-Silizium in Abb. 4.4 dargestellt. F¨ur jede Sequenz sind zwei Spalten aus Falschfarbendarstellungen wiedergegeben. Die jeweils linke (Bilder (a1) bis (d1) bzw. (a2) bis (d2)) illustriert die absoluten Lebensdauerwerte, die nach den entsprechenden Prozessschritten am selben Wafer gemessen wurden. Die jeweils rechten Spalten hingegen geben die Lebensdauerdifferenzen ∆τb zwischen zwei auf- einanderfolgenden Prozessschritten wieder, so dass die Auswirkungen eines einzelnen Prozessschrittes besser erfasst werden k¨onnen.
In den Mappings beider Sequenzen fallen wieder die starken Schwankungen der Ma- terialeigenschaften auf. Wie man erkennt, nehmen diese w¨ahrend der verschiedenen Prozessschritte noch an St¨arke zu. Variierten die Lebensdauerwerte nach dem De- fekt¨atzen im Fall der Sequenz 2 noch zwischen einer und etwa 35µs, so findet man im Mapping (c2) Bereiche, die sich nun um deutlich ¨uber 100µs unterscheiden. Entspre- chend den Ausf¨uhrungen in Abschnitt 4.2 wird die Erstellung belastbarer Mappings zunehmend aufwendiger.
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
0 5 10 15 20
τ
∆ b[µs]
(d1) − (c1)
−10 −5 0 5
τ
∆ b[µs]
50 mm
−10 −5 0 5 10 15 (c1) − (a1)
Absolute Lebensdauer
a1) Nach Defektätzen
c1) Nach MIRHP−Pass.
d1) Nach Beleuchtung
Sequenz 1
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
II III
I
III I
II
2 50
1 5 10 20 120
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
Absolute Lebensdauer
a2) Nach Defektätzen
b2) Nach P−Diffusion
c2) Nach MIRHP−Pass.
d2) Nach Beleuchtung
100 50 mm
0,01 0,1 1 10 (b2) − (a2)
1 5 50 120
(c2) − (b2)
2 10 20
−40 −20 0 20 40
Sequenz 2
(d2) − (c2)
Abb. 4.4: Falschfarbendarstellungen der Messresultate f¨ur die Untersuchungssequenzen 1 und 2 aus Abb. 4.1. Innerhalb jeder Sequenz stellt die linke Spalte die nach den verschiede- nen Prozessschritten im selben EFG-Wafer gemessenen Volumenlebensdauern dar. Welche Ver¨anderungen dabei durch einen Prozessschritt hervorgerufen wurden, illustrieren die je- weils rechten Spalten, welche die Differenzen zwischen zwei aufeinander folgenden µ-PCD Messungen wiedergeben.
Betrachtet man zun¨achst die Falschfarbendarstellungen der Sequenz 1, so findet man im Differenzbild (c1)−(a1) eine relativ homogene Verbesserung der Volumen- lebensdauern im unprozessierten Wafer aufgrund der Wasserstoffpassivierung. Die Werte werden um einige Mikrosekunden, teilweise sogar um ¨uber 10µs verbessert.
Allerdings scheint es, als ob die Passivierwirkung unter Beleuchtung nicht g¨anzlich stabil ist. Insbesondere in Bereichen h¨oherer Lebensdauer zeigt sich ein R¨uckgang der Lebensdauerwerte. Daraus kann allerdings nicht geschlossen werden, dass die MIRHP- Passivierung im Allgemeinen beleuchtungsinstabil ist, wie die folgenden Ausf¨uhrungen zeigen werden.
Wendet man sich den Ergebnissen der Sequenz 2 und insbesondere den Darstel- lungen (b2) bzw. (b2)−(a2) zu, dann zeigt sich, dass durch P-Gettern sehr gute Le- bensdauerverbesserungen von teilweise ¨uber 100µs erzielt werden k¨onnen. Jedoch ist dies nur in Gebieten vergleichsweise hoher Startlebensdauer von sieben oder mehr Mikrosekunden m¨oglich. In Waferbereichen mit niedrigeren Ausgangswerten dagegen konnten nur Erh¨ohungen der τb-Werte von bis zu wenigen Mikrosekunden gemessen werden, in den meisten F¨allen sogar deutlich weniger.
F¨ur den nachfolgenden MIRHP-Passivierungsschritt stellt sich die Sachlage anders dar. Hierbei wurden wurden auch die meisten der Gebiete mit geringen Startlebens- dauern um etwa 10–20µs verbessert. Sehr starke Lebensdauerzuw¨achse von 100µs oder mehr treten allerdings wiederum vorwiegend in den guten Bereichen auf. So konnte der rote Bereich in der unteren Probenh¨alfte der Bilder (b2) bis (d2) sowohl w¨ahrend des P-Getterns als auch w¨ahrend der nachfolgenden MIRHP-Passivierung jeweils um deutlich mehr als 100µs verbessert werden, so dass letzten Endes in dieser Region Volumenlebensdauern ¨uber 300µs gemessen werden konnten.
Nach dem zehnst¨undigen Beleuchtungstest ist im Rahmen der Messgenauigkeit kein R¨uckgang der Messwerte zu erkennen, so dass die MIRHP-Passivierung in der Se- quenz 2 als stabil betrachtet werden kann. Hierbei ist zu ber¨ucksichtigen, dass schma- le Strukturen weniger aussagekr¨aftig sind als fl¨achige. Dies beruht darauf, dass die Mappings aus verschiedenen Teilmessungen zusammengesetzt werden, was im ¨Uber- gangsbereich zwischen Daten aus verschiedenen Teilmessungen, i. e. etwa zwei Pixel oder 0,5–1 mm, zu Ungenauigkeiten in der Darstellung f¨uhren kann. Dar¨uber hin- aus konnten die Proben nicht nach jedem Prozessschritt wieder exakt gleich in der Messapparatur positioniert werden, so dass aufgrund der endlichen Ausdehnung des Laserflecks und des Mikrowellenhohlleiters stets geringf¨ugig andere Waferbereiche zur Entstehung eines Messwertes beitragen. Dies f¨uhrt bei der Erstellung von Differenz- bildern und wiederum insbesondere bei schmalen Strukturen zu Abweichungen, da hier Bilder miteinander verrechnet werden, die leicht unterschiedlich in der Mess- apparatur positioniert waren. Zwar wurden die zu verrechnenden Bilder gegeneinder verdreht und verschoben, um eine m¨oglichst gute Deckung sicherzustellen. Da sich die Strukturen jedoch w¨ahrend der Prozessschritte teilweise deutlich ver¨andern, k¨onnen hier Deckungsfehler von stellenweise bis zu zwei Pixeln oder 1 mm nicht ausgeschlos- sen werden. Vor allem bei den Differenzbildern sollten daher fl¨achige Bereiche f¨ur die Interpretation der Daten herangezogen werden.
Im ¨Ubrigen deckt sich die in Sequenz 2 beobachtete Beleuchtungsstabilit¨at mit den
Ergebnissen eines Beleuchtungstests an MIRHP-passivierten fertigen Solarzellen, bei welchem ebenfalls keine Instabilit¨at beobachtet werden konnte.
Ein Vergleich der mit den MIRHP-Passivierungsschritten in den Sequenzen 1 und 2 erzielten Materialverbesserungen zeigt, dass in Verbindung mit einer vorangegangenen P-Diffusion st¨arkere Lebensdauersteigerungen durch die Wasserstoffpassivierung er- zielt werden k¨onnen. In der Literatur gibt es experimentelle Hinweise darauf, dass eine Sch¨adigung der Probenoberfl¨ache, wie sie beim P-Gettern eintritt, die Dissoziierung molekularen Wasserstoffs an der Waferoberfl¨ache propagiert [66]. Jedoch waren die Proben in diesen Untersuchungen w¨ahrend sechs Stunden, und somit etwa 18mal so lange wie erforderlich (vgl. Abschnitt 3.4), dem remote-Wasserstoffplasma ausgesetzt worden, so dass davon ausgegangen werden kann, dass die geringere Passivierungseffi- zienz im Fall der undiffundierten Probe nicht durch ein mangelndes Angebot atoma- ren Wasserstoffs an der Probenoberfl¨ache verursacht wurde. Zwar k¨onnte hierdurch der Passivierungsvorgang verlangsamt worden sein, nach sechs Stunden h¨atte aber dennoch eine vollst¨andige Passivierung erfolgt sein m¨ussen. Eine andere m¨ogliche Er- kl¨arung f¨ur die verringerte Passivierwirkung w¨are eine im Vergleich zur Probe aus Se- quenz 2 sehr viel geringere Gesamtzahl wasserstoffsensitiver Defekte in der Probe aus Sequenz 1. Dies kann allerdings ausgeschlossen werden, wie die Ausf¨uhrungen auf Sei- te 83 zeigen werden. Es scheint demnach neben der genannten Oberfl¨achensch¨adigung einen weiteren Synergieeffekt zwischen dem P-Getterschritt und einer anschließenden Wasserstoffpassivierung zu geben. Vermutlich werden w¨ahrend des Gettervorgangs neben der Reduktion von Verunreinigungen wasserstoffpassivierbare Defekte erzeugt oder existierende Defekte in ihrer Natur derart ver¨andert, dass sie in einem folgen- den MIRHP-Schritt passiviert werden k¨onnen. Welche Prozesse hierbei im Detail im Kristall ablaufen, ist bislang noch unklar. Dies h¨angt nicht zuletzt damit zusammen, dass zur Zeit weder der Vorgang des Getterns noch derjenige der Wasserstoffpassi- vierung endg¨ultig verstanden ist. Dar¨uber hinaus liegt in Foliensilizium eine große Vielfalt an ausgedehnten kristallographischen Defekten und Punktdefekten vor, die in verschiedenster Weise wechselwirken k¨onnen. Entsprechend schwierig ist es, eine genaue Vorstellung davon zu entwickeln, in welcher Weise nicht passivierbare Defekte ver¨andert werden m¨ussen, damit sie passivierbar werden.
Ausgehend von den bisherigen Betrachtungen kann man den Eindruck gewinnen, dass in Sequenz 2 das Ausmaß der erreichbaren Lebensdauerverbesserungen ledig- lich von den Startlebensdauern abh¨angig ist. Bei genauerem Hinsehen finden sich al- lerdings Waferbereiche, die vergleichbare Ausgangslebensdauerwerte besitzen, jedoch stark unterschiedlich auf die verschiedenen Prozessschritte reagieren. Zur Verdeutli- chung wurden solche Regionen in Abb. 4.4 Bild (a2) gekennzeichnet. So wurden bei- spielsweise im Bereich II durch MIRHP-Passivierung deutliche Verbesserungen von 20 bis ¨uber 30µs erzielt. Der Bereich III hingegen, der urspr¨unglich im Mapping (a2) vergleichbare τb-Werte aufwies und nach dem P-Getterschritt sogar eher h¨ohere Werte zeigte, reagierte auf die Wasserstoffpassivierung mit nur m¨aßigen Lebensdauer- zuw¨achsen von 1–6µs. Dar¨uber hinaus schließt Region I einen Bereich ein, der ¨ahnliche Startlebensdauern aufwies wie die Bereiche II und III, doch im Gegensatz zu diesen w¨ahrend der gesamten Untersuchungssequenz kaum verbessert werden konnte.
Derartige Bereiche mit stark unterschiedlicher Reaktion auf die einzelnen Prozess- schritte wurden auch in anderen Proben gefunden und scheinen bezogen auf ¨ubliche Wafergr¨oßen inhomogen im EFG-Material verteilt zu sein. Entsprechend ungeeignet sind integrale Messmethoden f¨ur eine genaue Untersuchung der Auswirkungen einzel- ner Prozessschritte auf Lebensdauern in EFG-Silizium. Zum einen werden Bereiche mit unterschiedlichem Reaktionsverhalten gar nicht sichbar, zum anderen sind die Re- sultate der einzelnen Messungen stark davon abh¨angig, welche Reaktionstypen in der jeweiligen Probe vorliegen und welchen Teil der gesamten Waferfl¨ache die zugeh¨ori- gen Bereiche einnehmen. F¨ur detaillierte Lebensdaueruntersuchungen sollten daher ortsaufl¨osende Messverfahren eingesetzt werden.
Sequenzen 3 und 4
Die Resultate der verbliebenen Sequenzen 3 und 4 aus Abb. 4.1 auf Seite 70 sind in Abb. 4.5 wiedergegeben. Wiederum stellt die jeweils linke Spalte die absoluten Volu- menlebensdauerwerte dar, die nach den jeweiligen Prozessschritten gemessen wurden.
Die rechte Spalte hingegen illustriert die durch einen Prozessschritt hervorgerufenen Anderungen in den¨ τb-Werten.
Bei Betrachtung der Falschfarbendarstellungen der Sequenz 3 zeigt sich in den Bildern (b1) sowie (b1)−(a1), dass ¨ahnlich wie im Fall des P-Getterns auch beim Al-Gettern Bereiche mit hohen Ausgangslebensdauern ¨uber etwa 7µs die st¨arksten Zuw¨achse erfahren. Diese fallen mit Werten bis zu 10µs jedoch deutlich geringer aus als im Fall des P-Getterns in Sequenz 1. Dabei ist allerdings zu ber¨ucksichtigen, dass in Bild (a1) f¨ur die besten Bereiche keine belastbaren Messergebnisse vorliegen (graue Punkte in den Falschfarbendarstellungen), so dass die vermutlich st¨arksten Zuw¨achse in der Darstellung (b1)−(a1) nicht sichtbar sind. Ber¨ucksichtigt man allerdings die absoluten Lebensdauerwerte in Bild (b1), so wird deutlich, dass, abgesehen von verein- zelten kleinen Bereichen, auch in diesen Gebieten die durch das Al-Gettern bewirkten Zuw¨achse nicht ¨uber dem Wert von 100µs liegen, welcher durch P-Gettern erreicht wurde. In Gebieten von geringer Lebensdauer hingegen, konnten durch Al-Gettern et- was st¨arkere Verbesserungen derτb-Werte bewirkt werden als durch P-Gettern. Diese liegen allerdings weiterhin lediglich im Bereich von einigen Mikrosekunden.
Eine anschließende MIRHP-Passivierung bewirkt nahezu fl¨achendeckend eine deut- liche Steigerung der Volumenlebensdauern. Dies wird in den Darstellungen (c1) sowie (c1)−(b1) sichtbar. Besonders stark werden erneut die Bereiche mit den hohen Aus- gangslebensdauerwerten verbessert. ¨Ahnlich wie im Fall der Wasserstoffpassivierung nach einem P-Getterschritt konnten hier stellenweise Zuw¨achse ¨uber 100µs verzeich- net werden. Somit ist die Passivierwirkung des Wasserstoffplasmas nach einem Al- Getterschritt st¨arker als ohne einen vorgeschalteten Getterschritt (vgl. Sequenz 1 in Abb. 4.4). Dies deckt sich mit den Ergebnissen der MIRHP-Passivierung nach einem P-Getterschritt, so dass die Ausf¨uhrungen zu Sequenz 2 entsprechend auf den Fall des Al-Getterns ¨ubertragen werden k¨onnen. W¨ahrend des Al-Getterns scheinen dem- nach neben der Entfernung von Verunreinigungen wasserstoffpassivierbare Defekte generiert oder existierende Defekte in ihrer Natur dahingehend ver¨andert zu werden, dass sie in einer folgenden MIRHP-Behandlung passiviert werden k¨onnen. Im ¨Ubri-
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
a1) Nach Defektätzen
I II
c1) Nach MIRHP−Pass.
I II
1 2 5 10 20 50 100 200 Absolute Lebensdauer
50 mm
−10 0 10
d1) Nach Beleuchtung
Sequenz 3
−1,5
−4 1 3,5 6 8,5
(c1) − (b1) (b1) − (a1)
−20 5 30 55 80
−5 5
b1) Nach Al−Gettern
(d1) − (c1)
Differenz aus zwei Messungen
τb [µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
1 2 5 1020 50100 200300 Absolute Lebensdauer
a2) Nach Defektätzen
c1) Nach MIRHP−Pass.
d1) Nach Beleuchtung
50 mm
0
Sequenz 4
−20 5 30 55 80 (b2) − (a2)
(d2) − (c2) (c2) − (b2)
−30−20−10 10 20 30 b2) Nach P− u. Al−Gett.
−5 0 5 10 15 20
Abb. 4.5: Falschfarbendarstellungen der EFG-Messresultate f¨ur die Untersuchungssequen- zen 3 und 4 aus Abb. 4.1. Innerhalb jeder Sequenz stellt die linke Spalte die nach den ver- schiedenen Prozessschritten gemessenen Volumenlebensdauern dar. Die jeweils rechten Spal- ten hingegen geben die Lebensdauerdifferenzen zwischen zwei aufeinanderfolgendenµ-PCD Messungen wieder und illustrieren auf diese Weise die durch den jeweiligen Prozessschritt verursachten ¨Anderungen in den Lebensdauerwerten. (Punkte, an denen keine zuverl¨assigen Messergebnisse vorlagen, erscheinen grau.)
gen erweist sich die MIRHP-Passivierung nach einem Al-Getterschritt im Rahmen der Messungenauigkeiten als beleuchtungsstabil, was in den Bildern (d1) und (d1)−(c1) ersichtlich wird.
Wie Bild (c1)−(b1) in Abb. 4.5 zeigt, wurden w¨ahrend der Wasserstoffpassivie- rung nicht alle Waferbereiche verbessert. Insbesondere im rechten, unteren Bereich, welcher sich mit dem markierten Bereich II in Bild (c1) deckt, trat w¨ahrend der MIRHP-Behandlung sogar eine Verringerung der Lebensdauerwerte auf. Im Vergleich mit dem markierten Bereich I zeigt dies wiederum, dass Wafergebiete sehr unterschied- lich auf verschiedene Prozessschritte reagieren k¨onnen. So liegen im Gebiet I niedrigere Ausgangslebensdauern vor als in der Region II. Am Ende der Untersuchungssequenz jedoch fallen die τb-Werte in Bereich I deutlich h¨oher aus als in Bereich II, was auf die sehr stark verminderte Wasserstoffsensitivit¨at dieses Bereichs zur¨uckzuf¨uhren ist.
Die Ursachen f¨ur diese unterschiedlichen Reaktionsweisen sind bislang unbekannt und konnten mit den Untersuchungsmethoden, die im Rahmen dieser Arbeit zur Verf¨ugung standen, nicht n¨aher ergr¨undet werden. Die vorcharakterisierten Proben, bei denen die Bereiche mit verschiedenartigem Reaktionsverhalten bereits identifiziert wurden (dies betrifft auch die entsprechenden Bereiche aus Abb. 4.4), werden jedoch im Projektver- bund ASiS weiteren Analysen unterzogen werden und auf diese Weise zur eventuellen Kl¨arung der offenen Fragen beitragen. Dabei besteht das Fernziel der Untersuchungen darin, die Entstehung von Bereichen, die sich durch Getter- oder Passivierungsschritte nicht ausreichend verbessern lassen, w¨ahrend der Materialherstellung zu vermeiden und so letztlich die Wirkungsgrade von Solarzellen aus EFG-Silizium zu erh¨ohen.
In den Mappings der Sequenz 4 in Abb. 4.5 wird ersichtlich, inwieweit aufeinan- derfolgende P- und Al-Getterschritte die Volumenlebensdauern beeintr¨achtigen (aus Kontaminationsgr¨unden konnte zwischen den beiden Getterschritten keine µ-PCD Messung durchgef¨uhrt werden). Dabei zeichnet sich ein ¨ahnlicher Sachverhalt ab wie in den Sequenzen 2 und 3. Die st¨arksten Lebensdauerverbesserungen werden wieder- um in Gebieten mit hoher Ausgangslebensdauer erzielt. In diesen finden sich nach P- und Al-Gettern teilweise Werte in der Gr¨oßenordnung von 100µs. Eine anschließende MIRHP-Passivierung f¨uhrt in Verbindung mit den vorangegangenen Getterschritten zu starken Zuw¨achsen in den Volumenlebensdauern, die in den Gebieten mit den h¨oheren Startlebensdauern mit Werten ¨uber 100µs erneut am st¨arksten ausfallen. In diesen Bereichen werden auf diese Art stellenweise τb-Werte von etwa 200µs erzielt.
Wie in den bisherigen Ausf¨uhrungen erweist sich die nach einem Getterschritt durch- gef¨uhrte Wasserstoffpassivierung unter Beleuchtung im Rahmen der Messgenauigkeit als stabil. Hinsichtlich der Bewertung des Bildes (d2)−(c2) ist zu ber¨ucksichtigen, dass schmale Strukturen weniger aussagekr¨aftig sind als fl¨achige, wie bereits an fr¨uherer Stelle erl¨autert wurde.
Vergleich der Lebensdauerverteilungen
Die vorangegangenen beiden Unterabschnitte haben gezeigt, dass f¨ur ein detaillier- tes Prozessmonitoring an EFG-Silizium mittels Lebensdauermessungen ortsaufgel¨oste Messmethoden verwendet werden sollten. Ein Vergleich der verschiedenen Prozess-
schritte anhand der Vielzahl von Falschfarbendarstellungen kann sich allerdings als un¨ubersichtlich erweisen. F¨ur einen einfachen Vergleich der Auswirkungen verschie- dener Prozessschritte werden daher im Folgenden die Lebensdauerverteilungen der jeweiligen τb-Mappings herangezogen. Zwar werden auf diese Weise nicht alle oben beschriebenen Effekte sichtbar, doch erh¨alt man mit den Lebensdauerverteilungen zumindest mehr Informationen ¨uber die Probe als mit einem integralen Lebensdau- erwert.
F¨ur EFG-Silizium sind die τb-Verteilungen aus den verschiedenen Untersuchungs- sequenzen von Abb. 4.1 in Abb. 4.6 dargestellt. Inwieweit die Histogramme aus den verschiedenen Sequenzen verglichen werden k¨onnen, wird dabei in den Verteilungen der Ausgangslebensdauern sichtbar. Die gr¨oßtm¨ogliche Vergleichbarkeit erreicht man bei benachbarten Wafern, die in Ziehrichtung ¨ubereinander lagen. Wie bereits in Ab- schnitt 3.3.2 erw¨ahnt wurde, findet man nur selten Wafer vor, in denen ¨uber eine L¨ange von mehr als 5 cm hinweg ausreichend vergleichbare Kornstrukturen vorliegen.
Da gleichzeitig die Infrastruktur des Standard-Hochleistungsprozesses auf einen Wa- fergr¨oße von 5×5 cm2ausgelegt ist, zeigen jeweils nur Waferpaare ¨ahnliche Kornstruk- turen. In Abb. 4.6 ergibt sich demnach f¨ur die ¨ubereinander dargestellten Sequenzen 1 und 4 sowie 2 und 3 die maximale Vergleichbarkeit, da die zugeh¨origen Waferpaare urspr¨unglich benachbart waren.
Betrachtet man zun¨achst die Histogramme der Sequenzen 2 und 3, so findet man f¨ur die Ausganglebensdauern wie erwartungsgem¨aß sehr ¨ahnliche Kurvenverl¨aufe. Im zur Sequenz 2 geh¨origen Diagramm zeigt sich nach dem P-Getterschritt eine leichte Verschiebung der Verteilung zu h¨oheren Lebensdauerwerten hin. Details wie die disku- tierten sehr starken Zuw¨achse in einzelnen Waferbereichen sind in dieser Darstellung jedoch nicht sichtbar. Vergleicht man diese Kurve mit derjenigen der Al-gegetterten Probe im darunterliegenden Diagramm, so stellt sich heraus, dass das Al-Gettern etwas effizienter ist und die Verteilung zu h¨oheren τb-Werten hin verschiebt als der P-Getterschritt. Dies ist auf die st¨arkere Getterwirkung in Bereichen niedrigerer Le- bensdauern zur¨uckzuf¨uhren, welche im vorangegangenen Abschnitt diskutiert wurde.
Nach Wasserstoffpassivierung ist dieser Vorsprung jedoch nicht mehr sichtbar. Die P- gegetterte und die Al-gegetterte Probe zeigen jetzt sehr ¨ahnliche Kurvenverl¨aufe und erreichen dieselben Lebensdauerwerte. Demzufolge lassen sich in Verbindung mit einer MIRHP-Passivierung sowohl durch P- als auch durch Al-Gettern in etwa dieselben Le- bensdauerverbesserungen erzielen. Beide Getterarten sind somit in Kombination mit einem H-Passivierungsschritt trotz ihrer unterschiedlichen Gettermechanismen in der Lage, die in EFG-Silizium vorkommenden verschiedenen Defekte im selben Umfang zu deaktivieren. Es ist daher zu erwarten, dass die Kombination beider Getterarten kaum weitere Lebensdauerverbesserungen mit sich bringt. Dies zeichnet sich so in den Kurvenverl¨aufen der Sequenz 4 ab, in der die Lebensdauern nach P- und Al- Gettern sowie MIRHP-Behandlung etwa im selben Wertebereich liegen wie im Fall der Sequenzen 2 und 3. Zwar findet man hier h¨aufiger sehr hohe Werte ¨uber 100µs, doch d¨urfte dies auf einen h¨oheren Anteil von Bereichen mit hoher Ausgangslebens- dauer zur¨uckzuf¨uhren sein, der sich bereits im Verlauf der Kurve nach dem ¨Atzen widerspiegelt.
τ
b [µs]τ
b [µs]as−grown überätzt P−diffundiert
Al−gegettert beleuchtet
MIRHP−passiviert P− und Al−gegettert
Häufigkeit [a.u.] Häufigkeit [a.u.]Häufigkeit [a.u.]
Sequenz 4 Sequenz 3
Sequenz 1 Sequenz 2
Häufigkeit [a.u.]
Abb. 4.6:Lebensdauerverteilungen aus den Mappings der Abbn. 4.4 und 4.5. Jedes Dia- gramm gibt jeweils die Verteilung der Volumenlebensdauer im selben EFG-Wafer nach ver- schiedenen Prozessschritten wieder. Die Wafer der Sequenzen 1 und 4 sowie 2 und 3 waren urspr¨unglich benachbart, so dass f¨ur die ¨ubereinander dargestellten Diagramme jeweils die bestm¨ogliche Vergleichbarkeit gew¨ahrleistet ist.
Wendet man sich im Weiteren dem Diagramm der Sequenz 1 zu, so findet man, dass Verunreinigungen nicht vermehrt in oberfl¨achennahen Schichten der EFG-Wafer auftreten, wie dies teilweise bei anderen Folienmaterialien der Fall ist (s. z. B. [39]).
Dementsprechend erh¨alt man im as-grown Zustand sowie nach einem ¨Atzschritt die gleichen Verteilungen der Lebensdauern. Ein Materialabtrag vor Prozessbeginn ist somit nicht zwingend erforderlich.
Da es sich bei den Proben in Sequenz 1 und 4 um benachbarte Wafer handelt, ist wiederum ein direkter Vergleich m¨oglich. Dabei zeigt sich, dass nach MIRHP- Passivierung in der Sequenz 4 signifikant h¨ohere Volumenlebensdauern erreicht wer- den als in Sequenz 1. Dies illustriert nochmals deutlich den weiter oben behandelten
Synergieeffekt zwischen einem Getterschritt und einer nachfolgenden Wasserstoffpas- sivierung. Geht dem H-Passivierungsschritt kein P- oder Al-Getterschritt voran, so ist dieser wesentlich weniger effizient.
Im Vergleich der Kurvenverl¨aufe vor und nach Beleuchtung der verschiedenen Se- quenzen zeigt sich weiterhin, dass im Fall der gegetterten Proben die Lebensdauern und somit auch die Passivierwirkung des Wasserstoffs unter Beleuchtung stabil sind.
Im Diagramm der Sequenz 1 hingegen, in der kein Getterschritt untersucht wurde, ist tendenziell eine leichte Instabilit¨at der Volumenlebensdauern sichtbar. Die Gr¨unde f¨ur dieses Verhalten sind bislang nicht abschließend gekl¨art. Eine Ausdiffusion des Wasser- stoffs ist vernachl¨assigbar, da die Probe w¨ahrend der Beleuchtung bei 25◦C gehalten wurde. Dar¨uber hinaus erscheint die Bildung von Defektpaaren aus interstitiellem Bor und interstitiellem Sauerstoff unter Beleuchtung, welche in Cz-Silizium f¨ur die licht- induzierte Lebensdauerdegradation verantwortlich gemacht werden [103, 104, 100], aufgrund des niedrigen Gehalts an interstitiellem Sauerstoff in EFG-Silizium als un- wahrscheinlich. Eine andere Erkl¨arungsm¨oglichkeit ist die Existenz von Eisen-Bor- Paaren, aus welchen unter Lichteinwirkung Eisen in interstitieller Form freigesetzt wird, welches ein starkes Rekombinationszentrum darstellt [35, 68, 90]. Dies w¨urde zumindest erkl¨aren, warum nach einem Getterprozess keine Lichtdegradation festge- stellt wird, da in diesen F¨allen die Eisenverunreinigungen gegettert worden w¨aren. Der Frage nach den genauen Gr¨unden f¨ur die Instabilit¨at wurde jedoch im Hinblick da- rauf, dass bei der Solarzellenprozessierung in jedem Fall zumindest ein P-Getterschritt erfolgt und somit keine Beleuchtungsinstabilit¨at auftritt, an dieser Stelle nicht weiter nachgegangen.
4.3.2 SR-Silizium
Sequenzen 1 und 2
Analog zu den Untersuchungen an EFG-Silizium im vorangegangenen Abschnitt wur- den die verschiedenen Untersuchungssequenzen in Abb. 4.1 auf Seite 70 auch auf SR-Silizium angewandt. Die erhaltenen Messresultate f¨ur die ersten beiden Sequen- zen sind in Abb. 4.7 wiedergegeben.
Betrachtet man zun¨achst die Darstellungen f¨ur Sequenz 1, so zeigt sich, dass die Vo- lumenlebensdauern durch die Wasserstoffpassivierung um einige Mikrosekunden ver- bessert werden (die blau erscheinenden fl¨achigen Bereiche geringf¨ugiger Verschlech- terung in Bild (c1)−(a1) sind Messartefakte, die dadurch zustande kommen, dass Bild (c1) aus mehr Einzelmessungen zusammengesetzt wurde als Bild (a1), was in Ubergangsbereichen zu leichten Verf¨alschungen f¨¨ uhren kann). Wie im Fall des EFG- Siliziums stellt sich nach einer zehnst¨undigen Beleuchtung mit der Intensit¨at terres- trischer Sonneneinstrahlung ein R¨uckgang der τb-Werte ein, der in dem Streifen mit Lebensdauerwerten ¨uber 10µs deutlich sichtbar wird. Eventuell ist dieser Degradati- onseffekt auf die Dissoziation von Eisen-Bor-Paaren zur¨uckzuf¨uhren, wie bereits im vorangegangen Abschnitt f¨ur EFG-Material diskutiert wurde.
In Sequenz 2 zeigen die Bilder (b2) sowie (b2)−(a2), dass P-Getterschritte vor allem in Bereichen mit Ausgangslebensdauern ¨uber etwa 7µs starke Verbesserungen
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
1 2 10 20 40
0,5 5
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
Absolute Lebensdauer
a1) Nach Defektätzen
c1) Nach MIRHP−Pass.
d1) Nach Beleuchtung
Sequenz 1
50 mm
(d1) − (c1)
−5 −2,5 0 2,5 5 7,5 10 (c1) − (a1)
−5 −3 −1 0 1 2,5
−6,5
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
I III
III I
1 2 5 1020 50100 200 300 Absolute Lebensdauer
b2) Nach P−Diffusion
c2) Nach MIRHP−Pass.
d2) Nach Beleuchtung
50 mm
1
20
Sequenz 2
a2) Nach Defektätzen
2 5 10 20 50100 200
−40 10 60 110 160 200
−5
−12,5
−20 2,5 10
(d2) − (c2) (c2) − (b2) (b2) − (a2)
II II
Abb. 4.7:Falschfarbendarstellungen der nach den verschiedenen Prozessschritten der Un- tersuchungssequenzen 1 und 2 aus Abb. 4.1 in SR-Silizium erhaltenen Lebensdauern. In- nerhalb jeder Sequenz gibt die linke Spalte die nach einzelnen Schritten im selben Wafer gemessenen Werte wieder. Die Bilder in der rechten Spalte hingegen zeigen die Lebensdauer- differenzen zwischen zwei aufeinander folgendenµ-PCD Messungen. Liegt an einem Punkt kein zuverl¨assiger Messwert vor, so erscheint dieser grau.
hervorrufen, die teilweise ¨uber 100µs betragen. In Bereichen geringer Startlebensdauer hingegen, belaufen sich die Zuw¨achse auf lediglich einige Mikrosekunden. Dies deckt sich mit dem P-Getterverhalten von EFG-Wafern.
Die folgende MIRHP-Passivierung f¨uhrt zu fl¨achendeckenden Verbesserungen der τb-Werte.1 Teilweise wurden Lebensdauerzuw¨achse von deutlich ¨uber 100µs regis- triert. ¨Uberwiegend treten derart starke Verbesserungen erneut in den Bereichen hoher Ausgangslebensdauer auf. Aber auch Gebiete mit anf¨anglich niedrigerer Lebensdauer k¨onnen solch starke Zuw¨achse erfahren, wie innerhalb des markierten Bereichs II sicht- bar wird. Im Vergleich zu Sequenz 1 ist die Passivierwirkung bei vorangegangenem Getterschritt in Sequenz 2 somit deutlich besser. Wie bereits in den vorangegangenen Abschnitten f¨ur EFG-Silizium diskutiert, scheint es demnach auch in SR-Folien einen Synergieeffekt zwischen Gettern und MIRHP-Passivierung zu geben.
Die markierten Bereiche I–III zeigen, dass es in SR-Silizium Gebiete gibt, die stark unterschiedlich auf die verschiedenen Prozessschritte reagieren, obwohl sie anf¨anglich
¨ahnliche Startlebensdauern zeigten. Der Bereich II weist nach Ende der Prozessse- quenz die h¨ochsten Lebensdauern auf, gefolgt von Region III. Im Gebiet I jedoch konnten nur unzureichende Lebensdauerverbesserungen erzielt werden. Den Ursachen hierf¨ur konnte mit den im Rahmen dieser Arbeit zur Verf¨ugung stehenden Untersu- chungsmethoden nicht weiter nachgegangen werden. Doch erm¨oglicht es die Lokali- sierung solcher Bereiche unterschiedlichen Verhaltens, zuk¨unftig in Projektverb¨unden mit anderen Forschungsinstituten Proben aus solchen Bereichen zur Verf¨ugung zu stellen und so zur Kl¨arung der mikroskopischen Ursachen f¨ur das differierende Reak- tionsverhalten beizutragen. Dahinter steht die Motivation, mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen die Entstehung nicht verbesserbarer Bereiche w¨ahrend des Kristall- wachstums zu verhindern und auf diese Weise letztlich zur Verbesserung der Mate- rialqualit¨at bzw. Erh¨ohung des Wirkungsgrades daraus gefertigter Solarzellen beizu- tragen.
Betrachtet man im Weiteren in Abb. 4.7 die Bilder (d2) bzw. (d2)−(c2), so ist eine signifikante Beleuchtungsinstabilit¨at nicht erkennbar. Legt man dem Degradati- onseffekt in Sequenz 1 die Dissoziation von Eisen-Bor-Paaren zu Grunde, dann l¨asst sich dies mit der Getterung von Eisen erkl¨aren. Derartige Defekte w¨aren infolgedes- sen nicht mehr in relevanter Zahl vorhanden, so dass keine Degradation beobachtet werden kann.
Sequenzen 3 und 4
Die Resultate der verschiedenen µ-PCD Messungen der Untersuchungssequenzen 3 und 4 aus Abb. 4.1 auf Seite 70 sind f¨ur SR-Silizium in Abb. 4.8 dargestellt.
Wendet man sich zun¨achst dem Al-Getterschritt in Sequenz 3 zu, so zeigt sich, dass
1Bei den schmalen blauen Strukturen in Bild (c2)−(b2) handelt es sich um Artefakte, die dadurch zustande kommen, dass es beim ¨Ubereinanderlegen verschiedener Messungen nicht immer m¨oglich ist, genau dieselben Waferpunkte zur Deckung zu bringen. Insbesondere wenn sich wie hier zwi- schen zwei Messungen starke Ver¨anderungen eingestellt haben, k¨onnen gewisse Unsch¨arfen auf- treten. Vor allem bei schmalen Strukturen kann dies zu Fehlern in der Darstellung f¨uhren. Vgl.
hierzu auch die Ausf¨uhrungen auf Seite 77.
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
1 2 5 1020 50
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
−50 0 50 100 150 200 (d2) − (b2)
Absolute Lebensdauer
d2) Nach Beleuchtung
50 mm
Sequenz 4
a2) Nach Defektätzen 100 200 300
1 2 5 1020 50100 200
(b2) − (a2)
b2) Nach P− u. Al−Gett.
Differenz aus zwei Messungen
τb[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
τ
∆ b[µs]
1 2 5 1020 50 Absolute Lebensdauer
b1) Nach Al−Gettern
c1) Nach MIRHP−Pass.
d1) Nach Beleuchtung
50 mm
Sequenz 3
a1) Nach Defektätzen
−10 65 90
−40 200 100
0 10 20 30 40 50 60
15 40 115
−20 0 20 40
(c1) − (b1) (b1) − (a1)
(d1) − (c1)
III
III I
I
−5
MIRHP−Pass.
II II
Abb. 4.8: Falschfarbendarstellungen der Messresultate aus den Untersuchungssequenzen 3 und 4 aus Abb. 4.1. Innerhalb jeder Sequenz gibt die linke Spalte die nach einzelnen Schrit- ten im selben SR-Wafer gemessenen Volumenlebensdauerwerte wieder. Die Bilder in den rechten Spalten zeigen die Lebensdauerdifferenzen zwischen zwei aufeinander folgenden µ- PCD Messungen. Punkte, an denen kein zuverl¨assiger Messwert vorliegt, erscheinen grau. In Sequenz 4 f¨uhrte ein Fehler im Messsystem nach der MIRHP-Passivierung zu verf¨alschten
wie im Fall des P-Getterns in den Bereichen mit den h¨ochsten Startlebensdauern die st¨arksten Zuw¨achse zu verzeichnen sind. Die Gebiete mit Ausgangslebensdauern deut- lich unter 7µs werden zwar st¨arker verbessert als durch P-Gettern, jedoch belaufen sich die Verbesserungen lediglich auf einige Mikrosekunden.
Wie nach dem P-Getterschritt in Sequenz 2 erweist sich die MIRHP-Passivierung nach dem Al-Getterschritt als sehr wirkungsvoll. So werden in den Bereichen mit ho- her Startlebensdauer zwar erneut die gr¨oßten Zuw¨achse beobachtet, doch stellt sich ebenso in Gebieten, die urspr¨unglich eher geringe Ausgangslebensdauern zeigten, eine Verbesserung um bis zu 100µs ein. Der markierte Bereich II umfasst beispielsweise solch ein Gebiet. Es gibt allerdings auch Regionen, die sich nur unzureichend verbes- sern lassen, wie diejenige im umrandeten Bereich I. Das durch die Ellipse III markierte Gebiet zeigt weiterhin, dass es Bereiche mit hoher Startlebensdauer gibt, die jedoch am Ende niedrigere τb-Werte aufweisen als Gebiete, die urspr¨unglich geringe Volu- menlebensdauern zeigten, wie z. B. der Bereich II. Entsprechend den Ausf¨uhrungen im vorangegangenen Abschnitt sind derartig lokalisierte Bereiche unterschiedlichen Reaktionsverhaltens f¨ur weitergehende Untersuchungen an anderen Instituten von Bedeutung.
Dar¨uber hinaus k¨onnen die erzielten Lebensdauerwerte im Rahmen der Genauig- keit der Darstellungen unter Beleuchtung als stabil erachtet werden. Dies w¨are ent- sprechend den Erw¨agungen zu den Sequenzen 1 und 2 auf das Gettern von Eisen zur¨uckf¨uhrbar.
Betrachtet man im Folgenden die Falschfarbendarstellung der Sequenz 4 und an- f¨anglich insbesondere die Bilder (a2) und (b2)−(a2), so best¨atigt sich die Vermutung, dass durch nacheinander durchgef¨uhrte P- und Al-Getterschritte wiederum die Berei- che mit Lebensdauern gr¨oßer als etwa 7µs die st¨arksten Verbesserungen von teilweise deutlich ¨uber 100µs erfahren. In Gebieten mit niedrigeren Startlebensdauern liegen die Zuw¨achse eher im Bereich von 1–10µs.
Bei der Messung nach MIRHP-Passivierung brach die rechte obere Waferecke ab, weswegen dieser Bereich im Folgenden grau erscheint. Dar¨uber hinaus lag bei dieser Messung ein Problem im Messsystem vor. Im Nachhinein stellte sich heraus, dass hierdurch Abweichungen in den Messwerten verursacht wurden. Daher k¨onnen die erhaltenen Daten an dieser Stelle nicht zu Vergleichszwecken herangezogen werden.
Stattdessen wurden in der rechten Spalte die Differenz zwischen den Bildern (d2) und (b2) berechnet. Es ist jedoch zu erwarten, dass Bild (d2)−(b2) in sehr guter N¨aherung die durch MIRHP-Passivierung erzielten Lebensdauerverbesserungen wiedergibt, da aufgrund der vorangegangenen Ergebnisse der Beleuchtungstests an gegetterten EFG- wie SR-Proben davon ausgegangen werden kann, dass auch in diesem Fall keine De- gradation vorliegt. Selbst wenn es eine g¨abe, so kann diese nicht sonderlich ausgepr¨agt sein, da Bild (d2)−(b2) in nahezu allen Bereichen sehr starke Zunahmen in den τb- Werten von bis zu 200µs zeigt. Bemerkenswert erscheint, dass auch in dem relativ breiten Streifen mit sehr geringen Startlebensdauern von weniger als 3µs, der auch nach den Getterschritten noch einen ausgedehnten schwarzen Bereich enthielt, im- mens hohe Zuw¨achse erzielt werden konnten. Infolgedessen liegen die τb-Werte am Ende nahezu im gesamten Wafer ¨uber 30µs. W¨urden aus diesem Wafer mit einer
Dicke von etwa 250µm nach dem Standardprozess Solarzellen hergestellt werden, so sollte deren Wirkungsgrad nicht mehr durch die Volumenlebensdauer bzw. eine zu geringe Diffusionsl¨ange der Minorit¨atsladungstr¨ager beschr¨ankt sein.
Vergleich der Lebensdauerverteilungen
In Abschnitt 4.3.1 wurden f¨ur einen Vergleich des Einflusses der verschiedenen Pro- zessschritte die jeweiligen Lebensdauerverteilungen nach diesen Prozessschritten be- trachtet. Diese sind f¨ur SR-Silizium in analoger Weise in Abb. 4.9 dargestellt. Bei einer vergleichenden Bewertung der Kurvenverl¨aufe aus verschiedenen Sequenzen ist hierin allerdings zu ber¨ucksichtigen, dass zum Zeitpunkt dieser Untersuchung keine benachbarten SR-Wafer zur Verf¨ugung standen. Demzufolge sind die Lebensdauerver- teilungen der verschiedenen Sequenzen nur eingeschr¨ankt untereinander vergleichbar.
In dem Diagramm der ersten Sequenz zeigt sich, dass in dieser Probe durch das saure Uber¨atzen der Oberfl¨ache teilweise existierende oberfl¨achennahe Verunreinigungen¨ entfernt wurden. Allerings fallen die Unterschiede relativ gering aus, so dass offenbar keine starke Verunreinigung vorlag.
Dar¨uber hinaus zeigt sich bei Betrachtung der Kurvenverl¨aufe vor und nach Be- leuchtung eine Degradation der τb-Werte im Bereich von 10–20µs, die bereits im Zusammenhang mit den zugeh¨origen Mappings aus Abb. 4.7 diskutiert wurde. Im Vergleich mit den entsprechenden Graphen im Diagramm der Sequenz 2 findet man hingegen keine Beleuchtungsinstabilit¨at, was eventuell auf die Getterung von Eisen w¨ahrend der P-Diffusion zur¨uckzuf¨uhren ist. Entsprechend ist zu erwarten, dass auch in den Sequenzen 3 und 4 kein R¨uckgang der Lebensdauerwerte zu beobachten ist, da diese ebenfalls mindestens einen Getterschritt enthalten. Im Fall der vierten Se- quenz kann dies nicht ¨uberpr¨uft werden, da, wie bereits im vorangegangenen Ab- schnitt erw¨ahnt, ein Fehler im Messsystem zu verf¨alschten Messergebnissen nach der MIRHP-Passivierung f¨uhrte. Im Diagramm der dritten Sequenz allerdings verl¨auft die Kurve der Messung nach Beleuchtung im Lebensdauerbereich von 30–100µs unter- halb derjenigen vor Beleuchtung. Dies ist jedoch nicht auf einen Degradationseffekt zur¨uckzuf¨uhren, sondern beruht auf der Tatsache, dass in der Messung vor Beleuch- tung ein ausgedehnter Bereich mit τb-Werten im genannten Bereich nicht zuverl¨assig gemessen werden konnte (vgl. grauer Bereich in Bild (c1) in Abb. 4.8) und daher in der Lebensdauerverteilung nicht ber¨ucksichtigt wird. Demzufolge d¨urfte in ¨Uberein- stimmung mit den Ergebnissen der Untersuchungen an EFG-Silizium auch im Fall der Sequenz 3 keine Beleuchtungsinstabilit¨at vorliegen.
Wie bereits eingangs erw¨ahnt wurde, sind Vergleiche von Kurvenverl¨aufen aus ver- schiedenen Untersuchungssequenzen nur eingeschr¨ankt m¨oglich. Dies wird auch in den unterschiedlichen Verteilungen der Ausgangslebensdauern ersichtlich. Insbeson- dere kann anhand der Darstellungen in Abb. 4.9 nicht beurteilt werden, ob P- oder Al-Gettern bessere Resultate liefert. Hierf¨ur m¨ussen, wie in den vorangegangenen Abschnitten erfolgt, die entsprechenden ortsaufgel¨osten Messresultate herangezogen werden. Dagegen wird trotz der eingeschr¨ankten Vergleichbarkeit bei einer Gegen¨uber- stellung der letztlich erzielten Volumenlebensdauern deutlich, dass der weiter oben beschriebene Synergieeffekt zwischen MIRHP-Passivierung und einem vorangegange-
τ
b [µs]τ
b [µs]as−grown überätzt P−diffundiert
Al−gegettert beleuchtet
MIRHP−passiviert P− und Al−gegettert
Häufigkeit [a.u.] Häufigkeit [a.u.]Häufigkeit [a.u.]
Sequenz 4 Sequenz 3
Sequenz 1 Sequenz 2
Häufigkeit [a.u.]
Abb. 4.9:Lebensdauerverteilungen aus den Mappings der Abbn. 4.7 und 4.8. Jedes Dia- gramm illustriert jeweils die Verteilung der Volumenlebensdauer im selben SR-Wafer nach verschiedenen Prozessschritten. F¨ur die Untersuchung standen seitens des Herstellers keine benachbarten Wafer zur Verf¨ugung, so dass die Verteilungen der verschiedenen Sequenzen nur eingeschr¨ankt vergleichbar sind.
nen Getterschritt besteht. So fallen in den Sequenzen 2 bis 4 die Lebensdauerwerte nach Wasserstoffeintrag deutlich h¨oher aus als in Sequenz 1.
4.4 ” Split Mappings“
Im vorangegangenen Unterkapitel hat sich gezeigt, dass die Ausgangslebensdauer in EFG- und SR-Wafern einen gewissen Einfluss auf die mit den verschiedenen Pro- zessschritten erzielbaren Lebensdauerverbesserungen hat. So konnten beispielsweise durch P- oder Al-Gettern die st¨arksten Lebensdauerzuw¨achse in der Regel in Wafer- bereichen mit Startlebensdauern von ¨uber 7µs beobachtet werden. Im vorliegenden
Kapitel wird mit densplit mappingseine Darstellungsweise eingef¨uhrt, mit deren Hilfe derartige Zusammenh¨ange n¨aher betrachtet werden k¨onnen.
Das Prinzip dieser Art der Datenaufbereitung besteht darin, dass das Mapping der Ausgangslebensdauer eines Wafers in mehrere Teilmappings aufgeteilt wird, wobei in jedes dieser Teil- oder split mappings nur solche Messpunkte aufgenommen werden, deren Anfangslebensdauer in dem f¨ur das jeweilige split mapping definierten Inter- vall liegt. Im Weiteren werden dann die Auswirkungen verschiedener Prozessschritte getrennt f¨ur die unterschiedlichen split mappings betrachtet. Dadurch wird besser erkennbar, inwieweit die durch die jeweiligen Prozessschritte bewirkten Lebensdauer- ver¨anderungen von den Ausgangslebensdauern abh¨angen.
Abb. 4.10 zeigt solche split mappings f¨ur den nach Sequenz 1 behandelten SR-Wafer aus Abb. 4.7 auf Seite 85. Bild (a) ist hierin dasselbe wie Bild (a2) in Abb. 4.7 und illustriert die Ausgangslebensdauern im untersuchten Wafer. Diese wurden im Fol- genden in drei Kategorien eingeteilt: Messpunkte mit Lebensdauerwerten kleiner 2µs wurden in das split mapping (a1) ¨ubernommen, Punkte mit τb-Werten von 2–7µs hingegen finden sich im split mapping (a2) wieder und Messpunkte mit Volumenle- bensdauern ¨uber 7µs sind im Teilbild (a3) dargestellt. Erf¨ullte ein Messpunkt das jeweilige Kriterium nicht, so wurde stattdessen ein grauer Punkt eingef¨ugt. Die Dar- stellungen unterhalb der split mappings (a1)–(a3) illustrieren f¨ur jede Ausgangslebens- dauerkategorie die Ver¨anderungen ∆τb, die durch die verschiedenen Prozessschritte aus Untersuchungssequenz 1 hervorgerufen wurden. So zeigt beispielsweise das split mapping (b1) welche Auswirkungen der P-Getterschritt auf alle Bereiche mit einer Startlebensdauer von 0–2µs hatte. Bild (c1) illustriert die durch die darauf folgende MIRHP-Passivierung verursachten Lebensdauerver¨anderungen und die Falschfarben- darstellung (d1) die beleuchtungsbedingten Differenzen. In Bild (e) wurden schließlich die verschiedenen Kategorien wieder zu einem einzigen Lebensdauermapping zusam- mengef¨uhrt, welches die am Ende der Untersuchungssequenz vorliegenden Lebensdau- erwerte zeigt und bereits in Abb. 4.7 zu sehen war.
Betrachtet man nun die split mappings nach P-Diffusion (b1)–(b3), so best¨atigt sich das Ergebnis aus Abschnitt 4.3. Die gr¨oßten Lebensdauerzuw¨achse zeigen sich auch in dieser Darstellung in Bereichen mit Ausgangslebensdauern ¨uber 7µs. Dar¨uber hinaus wird aber auch deutlich, dass es innerhalb von Bild (b3) bzw. (a3) nicht der Be- reich mit den besten Startlebensdauern ist, der die h¨ochsten Zuw¨achse verzeichnet.
Weiter zeigt sich im Vergleich mit Bild (b2), dass es hinsichtlich der Lebensdauer- zuw¨achse ¨Uberschneidungen gibt. D. h. es ist m¨oglich, dass Gebiete mit geringerer Ausgangslebensdauer durch P-Gettern st¨arkere Verbesserungen erfahren als andere Gebiete mit Startlebensdauern ¨uber 7µs. Derartige Sachverhalte finden sich ebenso in den split mappings nach MIRHP-Passivierung. Somit existieren trotz der anf¨ang- lichen Kategorisierung der Startlebensdauern innerhalb jeder Kategorie Bereiche mit nahezu gleicher Ausgangslebensdauer, die sich jedoch in den Endlebensdauern stark unterscheiden. Zur Verdeutlichung sind in jeder Kategorie derartige Gebiete markiert.
Insbesondere die beiden Ellipsen in Bild (a1) kennzeichnen Bereiche sehr stark unter- schiedlichen Verhaltens, wie die zugeh¨origenτb-Werte in Bild (e) zeigen.
Im Hinblick auf die Wirkungsgrade von Solarzellen aus Foliensilizium sind die Un-
> 7 µs
25 10 0
−10
−20
−30
−40
−50
+/− nach MIRHP Endlebensdauer
50 mm
Startlebensdauer
Gesplittete Startlebensd.+/− nach P−Diff.+/− nach Beleuchtung
a) 1
300 100 50 20 10 5 2
a1) 1,0 3,0 2,5 2,0 1,5
0,5
0 a2)
1 8 7
2 4 6 5
3
a3) 5,0
9,0 15
6,5 11,5
12
b1) 0 5,0 2,5
−2,5
−5,0
2 − 7 µs 0 − 2 µs
10 7,5
b2) −5
10 60 50
20 30 40
−5 120
b3) 25 50 100 75
c3) −50
0 50 100
c2) 180
70
−30 120
20
−5 100
c1) 75 50 25
d1) 30
0
−10
−30
d2) 10 30
0
−10
−30
−20 20 10
20
−20 d3)
e) 50 20 10 5
1 2 100 300 [µs]
τb
[µs]
τb
[µs]
τb
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
τ
∆ b [µs]
[µs]
τb
[µs]
τb
Abb. 4.10: Split mappings des nach Sequenz 1 untersuchten SR-Wafers aus Abb. 4.7. Die Bilder (a), (a1)–(a3) und (e) zeigen absolute Lebensdauerwerte, wohingegen die Zeilen (bx), (cx) und (dx) die von den jeweiligen Prozessschritten in Bereichen verschiedener Ausgangs- lebensdauer verursachten Ver¨anderungen illustrieren.
