Silizium-basierte Heterostrukturen

Heterostrukturen stellen eine Grundstruktur in der Festkörperphysik dar und haben zentrale Bedeutung für elektronische Bauelemente wie Schottkydioden, Feldeffekttransistoren, Hetero-Solarzellen, opto­elektronische III-V-Bauelemente und andere.

Solche Heterostrukturen aus zwei oder mehr Festkörpern erlauben:

• die Kombination der geeignetsten Festkörpereigenschaften
• die Passivierung der Grenzflächenzustände
• eine Kombination von organischen und anorganischen Fest­körpern

Die a-Si:H/c-Si-Heterostruktur ist ins Zentrum unserer Forschungs­aktivitäten gerückt. Die Gründe liegen darin, daß das dotierbare amorphe Silizium die Realisierung von Hetero-p-n-Übergängen bei gleichzeitig sehr guter Passivierung der c-Si-Oberfläche ermöglicht. Die chemische Gasphasenabscheidung des a-Si:H erfolgt bei Temperaturen unter 300°C. Damit ist diese Heterostruktur geeignet für Dünnschichtsolarzellen auf Glas sowie temperatursensitive Si-Wafer und hat das Potential für Hocheffizienzzellen auf c-Si-Wafern mit Wirkungsgraden bis zu 24% für die klassische Frontseitenzelle. Alternative Designkonzepte gehen im Wirkungsgrad darüber hinaus, wie unsere numerischen Simulationen mit AFORS-HET zeigen. Das Bandschema einer solchen Heterosolarzelle ist in Abb.2 gezeigt.