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Michael Rauer

Michael Rauer

Michael Rauer wurde am 10. April 1984 in Herbolzheim geboren.

Nach dem Abitur im Juli 2003 hat Michael Rauer ein Physik-Studium an der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg begonnen, welches er im September 2009 mit der Beurteilung "sehr gut" (Note 1,1) abschließen konnte. Schon während seines Studiums hat er als wissenschaftliche Hilfskraft an der Universität Freiburg und am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) Einblicke in die angewandte wissenschaftliche Arbeit bekommen und erste Kenntnisse zu der Entwicklung photovoltaischer Systeme erworben. Dies führte ihn dazu, seine Diplomarbeit mit dem Titel "Untersuchung und Optimierung von PECVD-Schichten zur Oberflächenpassivierung von n Typ Silicium-Solarzellen" ebenfalls am Fraunhofer ISE unter der Betreuung von Prof. Eicke Weber zu verfassen. Seine Promotion schließt thematisch an diese Diplomarbeit an.

Kurzbeschreibung des Promotionsthemas „Evaluation neuer Technologien für die Realisierung hocheffizienter n-Typ Silicium-Solarzellen“

Der Hauptteil des Silicium-Photovoltaikmarktes basiert aus historischen Gründen auf Bor-dotiertem Silicium. Demgegenüber findet Phosphor-dotiertes n-Typ Silicium in der industriellen Produktion nur wenig Verwendung, obwohl es über bessere elektronische Eigenschaften verfügt und damit optimal für die Herstellung hocheffizienter Solarzellen geeignet ist.
Der Wechsel von p-Typ zu n-Typ Silicium erfordert einige Umstellungen in der Zellprozessierung. In besonderem Maße ist davon die Herstellung des hochdotierten p+-Emitters betroffen, der für die Trennung der durch Licht erzeugten Ladungsträger mit verantwortlich ist. Ein kostengünstiger und industriell einfach umzusetzender Ansatz greift dabei auf den Siebdruck einer Aluminium-Paste auf die Wafer-Rückseite und die Ausbildung des stark Aluminium-dotierten p+-Bereichs in einem anschließenden Hochtemperatur-Legierungsschritt zurück. Wie erst kürzlich gezeigt wurde, lassen sich mit solch einer Zellstruktur vielversprechende Solarzellenwirkungsgrade von über 20% erreichen - allerdings unter Verwendung einer Vielzahl aufwendiger und zeitintensiver Prozessschritte.
Das Ziel dieses Promotionsvorhabens ist deshalb die Weiterentwicklung und Verbesserung von n-Typ Silicium-Solarzellen mit rückseitigem Aluminium-Emitter mit Hilfe industriell orientierter Verfahren. Hierbei wird neben der Implementierung innovativer Technologien Wert auf ein tiefer gehendes physikalisches Verständnis der Aluminium-Emitterbildung gelegt.
Durch die theoretische Modellierung des Aluminium-Silicium-Legierungsprozesses sollen Voraussagen über die Emitterhomogenität und die Oberflächenbeschaffenheit ermöglicht werden. Gleichzeitig kann auf diese Weise gezielt der Einbau von Verunreinigungen untersucht und zur Festlegung von Reinheitsstandards genutzt werden.
Auf technologischer Seite soll im Rahmen dieses Promotionsvorhabens die Umsetzung der Al-Emitterpassivierung, d.h. der Deaktivierung von Defektzentren an der Emitteroberfläche, mit industriell relevanten Verfahren durchgeführt werden. Wie bereits am „aufwendigen Solarzellentyp“ mit arbeitsintensiven Mitteln gezeigt wurde, lässt sich damit eine immense Steigerung des Zellwirkungsgrads realisieren. Am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) werden hierzu bereits erste vielversprechende Ansatzpunkte
untersucht.
Ein weiterer, gerade für Solarzellentypen mit rückseitigem Emitter wichtiger Themenkomplex befasst sich mit der Herstellung selektiver Phosphor-Front-surface-fields. Da die Zellvorderseite ein sehr komplexes System mit einer Vielzahl Einflussgrößen darstellt, sollen zu dieser Optimierung unterstützend mehrdimensionale Simulationen durchgeführt werden.
Das Kernziel dieses Promotionsvorhabens besteht dann in der Zusammenführung der Erkenntnisse über die Emitterbildung und die darauf abgestimmten, optimierten Technologieprozesse, um mit industriellen Mitteln hocheffiziente n-Typ Silicium-Solarzellen herzustellen.