25 % effektivitet af solceller: udformning og regulering af defekter i flydezone silicum

Silicium-baserede solceller kan teoretisk omdanne ca. 28% af det indfaldende sollys til elektricitet, men i praksis er virkningsgraden lavere. To væsentligt begrænsende faktorer er urenheder i siliciumkrystallen samt vakancer i krystalgitteret (manglende siliciumatomer). Selv koncentrationer på grænsen af det målelige reducerer solcellens effektivitet ved at reducere ladningsbærernes levetid. Vakancer og urenheder bygges ind i siliciumkrystallen under dens vækst, og de præcise vækstbetingelser har stor indflydelse på defektemes koncentration og fordeling. Silicium til fremstilling af solceller med størst mulig effektivitet produceres ved den såkaldte flydezone (FZ) proces. Med henblik på yderligere optimering af siliciummaterialets kvalitet er det nødvendigt at forstå de detaljerede fysiske processer, som er ansvarlige for defekternes dannelse og vandring i den dyrkede krystal. Eksisterende computermodeller er ikke i stand til at beskrive vakancer og urenheden fordeling i siliciumkrystallen. I dette projekt videreudvikles en eksisterende computermodel, så den bliver i stand til at forudsige defektkoncentrationer og -fordelinger som funktion af FZ procesparametre. Computermodellen udvikles i et samarbejde mellem Topsil Semiconductor Materials A/S og Institut for Fysik, DTU. Modellen kræver en bedre viden om, hvorledes de enkelte defekter vekselvirker med hinanden, især urenhedsatomers vekselvirkninger med vakancer. Denne viden kan opnås med detaljerede kvantemekaniske beregninger af individuelle atomemes opførsel i krystallen, beregninger der foretages ved Institut for Fysik som led i projektet