Ursachenanalyse potentialinduzierter Degradation an der Rückseite bifazialer Silizium-Solarzellen mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite

Abstract

In dieser Arbeit wird die potentialinduzierte Degradation (engl. potential-induced degradation, „PID“) an der Rückseite bifazialer Solarzellen der PERC-Technologie (engl. passivated emitter and rear cell) -untersucht. Es wird gezeigt, dass zwei unterschiedliche PID an der Rückseite auftauchen. Unterschieden werden kann zwischen einem korrosiven PID-Effekt (PID-c; engl. corrosive), der zu irreversiblen Leistungsverlusten führt. Die bei PID-c erstmals beobachtete Oxidation des Siliziumwafer unterhalb der Aluminiumoxidschicht wird auf Verunreinigungen im Herstellungsprozess zurückgeführt. Als zweite Ursache wird PID durch Depolarisation (PID-p, engl. polarization) beobachtet. PID-p zeigt einen charakteristischen zeitlichen Verlauf und lässt sich durch eine Sammlung positiver Ladungen in der Siliziumnitrid-Beschichtung und eine einhergehende Kompensation der Feldeffektpassivierung erklären. Ursachen der Mechanismen werden modellhaft behandelt.

In this dissertation, potential-induced degradation (PID) at the rear side of bifacial silicon solar cells with passivated emitter and rear (PERC) is investigated. From the experiments it is demonstrated that two different PIDs occur on the rear side. First, a corrosive PID effect (PID-c) is observed which leads to irreversible power losses. The oxidation of the silicon wafer below the aluminum oxide layer, was observed for the first time in PID-c and is attributed to impurities in the manufacturing process. Second, PID due to de-polarization (PID-p) is observed. PID-p shows a characteristic transient and can be explained by a storage of positive charges in the silicon nitride layer and an associated compensation of the field-effect passivation. Models for the underlying mechanisms are discussed.