Neue mikroskopische Opto-Spektroskopie-Messtechniken für die Photovoltaik

Ziel dieser Arbeit war, quantitative Methoden für die mikroskopische Charakterisierung von Silizium und Silizium-Solarzellen zu entwickeln und ihre Einsatzfähigkeit zu belegen. Diese Methoden sollen die entscheidenden Parameter Ladungsträger-Lebensdauer, Dotierungsdichte und mechanische Spannung mit einer Ortsauflösung von 1mikro-m oder weniger messen. Die Notwendigkeit dieser Methoden ergibt sich aus der aktuellen Entwicklung bei der Herstellung von Silizium-Solarzellen, die zur Effizienzsteigerung auf mikroskopische Strukturelemente und eine Vermeidung sowie Passivierung mikroskopischer Materialdefekte setzt. Durch die in dieser Arbeit entwickelten Methoden konnte bei der quantitativen Messung der Ladungsträger-Lebensdauer und der Dotierung eine Auflösung von 500 nm bis 800 nm bei geringem Präparationsaufwand erreicht werden. Zudem wurde eine Methode zur Messung der mechanischen Spannung vorgestellt, die eine Alternative zur bislang üblichen Raman-Messung darstellt. Für die Vereinfachung der Defektlokalisierung bei Synchrotronmessungen wurde darüber hinaus eine kontaktfreie Methode zur Bestimmung der Rekombinationsaktivität vorgeschlagen und demonstriert. Die Methoden wurden an zahlreichen technologischen Strukturen und Materialdefekten validiert. Die neuen Charakterisierungsmethoden lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: die erste Gruppe basiert auf der spektral aufgelösten Messung der Photolumineszenz-Intensität, die zweite auf die Analyse von Raman-Spektren.