Silicium epitaxiale lagen gegroeid op begraven poreus silicium structuren voor zonnecellen: diepgaande studie van de elektrische en chemische effecten

Name: Hariharsudan Sivaramakrishnan Radhakrishnan

•   Prof. dr. ir. Robert Pierre Mertens (promotor)
•   Prof. dr. ir. Jozef Poortmans (co-promotor)

Om zonne-energie een prominente plaats in de wereldwijde energiebevoorrading te verzekeren, moet er een continue kostverlaging in de zonnecellenindustrie plaats vinden. In de silicium zonneceltechnologie, die momenteel ongeveer 85-90% marktaandeel uitmaakt in de zonnecelindustrie, is dekost van het silicium materiaal zelf verantwoordelijk voor een groot deel van de totale module kost. Daarom voorspelt de internationale roadmapvoor zonne-energie (IRTPV) een continue reductie in de dikte van de silicum wafers gebruikt om de zonnecellen te produceren.
Met als motivatie een vermindering in de hoeveelheid gebruikt silicium van hoge kwaliteit, worden in deze thesis twee zonnecelconcepten bekeken, namelijk de wafer-equivalent epitaxiale zonnecel (WE-epicel) en de laag-getransfereerde epitaxiale zonnecel  (LT-epicel). In beide celconcepten vindt de volledige omzetting van licht in elektriciteit plaats in een dunne (20-50 µm) epitaxiaal gegroeide laag. Ter vergelijking is de typische dikte van een standaard silicium zonnecel ongeveer 170 µm.
In WE-epicellen wordt de epitaxiale laag gegroeid op een substraat met lage kost (dikwijls een multikristallijn substraat van lage zuiverheid) en blijft de laag verbonden met dit substraat. In LT-epicellen wordt de epitaxiale laag gegroeid op een monokristallijn substraat van hoge kwaliteit en wordt dezelaag nadien getransfereerd naar een goedkoop substraat zoals glas. In beide celconcepten speelt poreus silicium een belangrijke rol.
Het werk in deze thesis spitst zich toe op de diepgaande studie van 2 functiesvan poreus silicium: (1) poreus silicium as “gettering” laag in de context van WE-epicellen en (2) poreus silicium als zaadlaag voor epitaxialegroei in de context van zowel WE-epicellen als LT-epicellen. Gebaseerd op de theoretische en experimentale resultaten van deze thesis worden suggesties voor de verbetering van het poreus silicium als “gettering” laag en als zaadlaag voor expitaxie gemaakt en geïmplementeerd.

 

https://lirias.kuleuven.be/handle/123456789/441476

•   Prof. dr. ir. Robert Pierre Mertens (promotor)
•   Prof. dr. ir. Jozef Poortmans (co-promotor)
•   Prof. dr. ir. Paul Van Houtte (voorzitter/chairman)
•   Prof. dr. ir. Johan Driesen (secretaris/secretary)
•   Prof. dr. Marc Seefeldt
•   Dr. Frédéric Dross , Hanwha Solar America
•   Prof. dr. Nick E.B. Cowern , Newcastle University
•   Dr. Sarah Kajari-Schröder , ISFH