Energi og miljø

Solcellelaboratoriet

I solcellelaboratoriet ved IFE er det installert et stort utvalg utstyr for prosessering og karakterisering av solceller og solcellematerialer. I tillegg til å være hjertet i solcelleforskningen på IFE, benyttes laboratoriet av samarbeidspartnere fra industri og forskning. De mest sensitive prosessene foregår i rent rom miljø.
Kontakt

Foss, Sean Erik

Avdelingsleder

Marstein, Erik Stensrud

St.f.avdelingsleder

 

I produksjonslinjen inngår alle prosesser som kreves for å fremstille ferdige solceller fra ubehandlede silisiumskiver. Den inneholder blant annet følgende utstyr:

  • 2 våtbenker til etsing og rensing av silisium. Disse brukes til blant annet skadefjerning og teksturering av overflater. Infrastruktur rundt disse etsestasjonene er et vannrensingsanlegg med stor kapasitet for produksjon av ultrarent vann samt spinnere for skylling og tørking av silisiumskiver etter behandling.
  • 2 kammere for plasmaassistert gassdeponering (PECVD). Det nyeste PECVD-kammeret (Oxford Instruments Plasmalab System133) kan deponere tynne filmer av bl.a. SiN, Si, dopet Si, SiC, SiGe og SiO med substrattemperatur på opp til 650˚C. I tillegg muliggjør et automatisk ladesystem å prosessere 25 silisiumwafere av gangen. Dette gir veldig stor fleksibilitet med høy kvalitet og reproduserbarhet. Det andre PECVD-kammeret brukes til deponering av amorft silisium og passiviserende lag samt behandling av solceller med hydrogenplasma.
  • Sputtering-system for deponering av tynne filmer av gjennomsiktige ledende oksider (TCOer), metaller og andre materialer fra fast fase.
  • 3 beltedrevne ovner. Den ene brukes hovedsakelig til diffusjon og gettering, den andre hovedsakelig til firing av kontakter, og den tredje til varmebehandling av skiver.
  • Spinner for påføring av et tynt lag av en væske på en silisiumskive; dette laget kan f.eks. være en dopekilde eller en fotoresist.
  • Helautomatisk sprayanlegg for påføring av diffusjonskilde til bruk for dannelse av emitter samt bak- og forsidefelter.
  • 1 laser for kutting, kantisolering, drilling m.m. av skiver.
  • Plasmaetser til blant annet bruk for kantisolering.
  • 2 silketrykkere, hvorav den ene brukes til konvensjonell trykking og den andre til ”hot-melt”-trykking av kontakter.
  • RTP (Rapid Thermal Processing)-enhet til bruk i prosesser der det er nødvendig med svært rask oppvarming (opp til 1100˚C) og nedkjøling i kontrollert atmosfære, f.eks. for å oksidere overflaten til silisium med minimal påvirkning av materialet ellers.

 

Karakteriseringslaboratoriet inneholder blant annet følgende utstyr:

  • Solsimulator for bestemmelse av effektivitet og andre viktige solcelleparametere.
  • I-V måleutstyr for elektrisk karakterisering av solceller.
  • LBIC for kartlegging av lokal virkningsgrad, reflektans og diffusjonslengde.
  • Utstyr for kartlegging av Fe-konsentrasjon ved hjelp av Fe-B par-splitting.
  • Utstyr for bestemmelse av minoritetsbæreres levetid med QSSPC, samt kartlegging av levetid med mikrowave-PCD.
  • Utstyr for kartlegging av overflatemotstand.
  • CoreScan, et instrument for kartlegging av serie- og kontaktmotstand over overflaten til en solcelle.
  • 4-punkts målinger til bestemmelse av bulkresistivitet og overflatemotstand.
  • Oppsett for måling av spektral respons. Oppsettet brukes blant annet til bestemmelse av intern kvanteeffektivitet (IQE), reflektans (R(E)) og transmittans (T(E)).
  • Profilometer (Alpha-step) til bestemmelse av overflatetopografi.

 

I tillegg har vi andre laboratorier på IFE der vi rutinemessige gjør analyserer av silisiumskiver og solceller:

  • Nøytronaktiveringsanalyse for å bestemme forurensingsnivået.
  • Høyoppløselig elektronmikroskop (FEG-SEM) for å karakterisere strukturelle egenskaper, filmtykkelser, tekstur mm.
  • AFM for detaljerte overflatestudier.
  • Optisk mikroskop (Alicona) med mulighet til å generere 3D-modeller av overflaten. Denne teknikken er spesielt mye brukt for å bestemme høyden, bredden og homogeniteten av strømkontakter og strukturer på solcellen.

Arbeid i sollab 2

Tekst: Erik Stensrud Marstein. Foto: Mick Tully