Das Projekt "Teilvorhaben 1: Grundlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fakultät Elektrotechnik, Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit der Substitution von toxischen und umweltschädlichen Ausgangsmaterialien, die im technologischen Prozess bei der Herstellung von großflächigen amorphen und mikrokristallinen Halbleiterschichten auf Siliziumbasis zur Anwendung kommen. Die Einsatzgebiete dieser Halbleiterschichten sind nicht nur bei der Solarzellen-, Fotoleiter- und Dünnschichttransistorfertigung sondern auch in der Mikroelektronik zu finden. Da diese Ausgangsstoffe in hohem Masse giftige bzw. klimawirksame Gase sind, kommt es bei Produktion, Transport, Lagerung, Anwendung und Entsorgung zu einem hohen anlagentechnischen Aufwand zur Vermeidung einer Emission, der den Preis der Halbleiterprodukte erheblich mitbestimmt. Die Substitution dieser Stoffe durch weniger gefährliche und umweltverträglichere Materialien reduziert den Aufwand, erhöht die Anwendungsbreite und senkt den Preis der Halbleiterprodukte, was insbesondere für Solarzellen als Energiequelle von großer Bedeutung ist. Die Substitution von Phosphin durch eine (kommerzielle) (CH3)3P - Wasserstoff (H2 ) Gasmischung wurde erfolgreich bearbeitet. Ein Verfahren zur Herstellung mikrokristalliner Siliziumschichten auf der Basis einer weniger gefährlicheren und billigeren SiCl4 /H2 Gasmischungen als Alternative zum SiH4 / H2 Gasmischungen wurde entwickelt. In beiden Fällen wurde die Anwendung in Dünnschicht-Solarzellen ohne signifikantem Verlust im Wirkungsgrad demonstriert. Weiterhin wurden Kammerreinigungsprozesse für Plasma-CVD Reaktoren untersucht. Trockenätzprozesse auf der Basis von SF6, C,F6 und NF, wurden studiert und optimiert und es konnten über Massenspektroskopie - und FTIR - Messungen Aussagen zum Gasumsatz erhalten werden. Erfolgversprechend erwies sich - auf Grund der erzielten hohen Ätzrate und Gasausnutzung - der Einsatz von NF,, besonders in Verdünnung mit Edelgasen wie Argon,. Eine Umweltbilanz für die Herstellung von amorphen Si Solarzellen mit und ohne Anwendung der alternativen Dotier- und Ätzgase wurde erstellt.
Das Projekt "Duennschichtsolarzellen auf der Basis elektronenstrahlrekristallisierter und durch Fluessigphasenepitaxie verstaerkter Siliziumschichten auf Graphitsubstraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt 02, Arbeitsbereich Halbleitertechnologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines kostenguenstigen Verfahrens zur Herstellung von Siliziumduennschichtsolarzellen auf Graphitsubstraten mit hohem Wirkungsgrad. Dazu ist zunaechst eine Hochratenabscheidung von duennen Siliziumschichten mit einem PECVD-Verfahren aus Silan zu entwickeln, die anschliessend in einem Elektronenstrahlrekristallisationsverfahren innerhalb weniger Sekunden zu grosskristallinen orientierten Siliziumschichten umkristallisiert werden. Darauf soll mit LPE-Verfahren die aktive Schicht aufgebracht und durch LPE oder Dotierung die Solarzelle vervollstaendigt werden. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit dem IZL, Berlin (LPE) und Siemens, Muenchen, Solarzellen vorgesehen. Die Zellen sind durch mikroanalytische, elektronische und solarzellenspezifische Verfahren zu analysieren. Ziel ist die Erzeugung einer kostenguenstigen Zelle mit einem Wirkungsgrad von ca 15 Prozent bis einer Flaeche von ca 10 x 10 cm2.