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Das ELYMAP zeigt in der Falschfarben-Darstellung die lokalen
Diffusionslängenwerte der Minoritätsladungsträger über
einen multikristallinen Siliziumwafer (für Solarzellen). Rote und gelbe
Farben bedeuten bessere Diffusionslängenwerte als Blau und Schwarz. Die
Diffusionslänge ist der mittlere, statistische Weg, den
Minoritätsladungsträger (h+ in n-Si oder
e- in p-Si) per Diffusion im Kristall zurücklegen, bevor
sie rekombinieren. Die Rekombination erfolgt in indirekten Halbleitern (wie
Si) über Störstellen in der Bandlücke.
Gut zu erkennen sind die Korngrenzen (blau-schwarze Umrandungen von
Körnern). Da Korngrenzen sehr massive Kristallbaufehler bedeuten, ist in
ihnen die Rekombinationsrate für Minoritäten gegenüber den
Körnern erhöht und somit die Diffusionslänge verringert.
Vom Korninneren bis zu den Korngrenzen ist eine leichte Verbesserung der
Diffusionslängenwerte (der Minoritäten) zu erkennen
(Diffusionshöfe). Die Korngrenze zeigt durch die starke Störung des
Gitters eine hohe Affinität für Fremdatome, so daß diese bei
hohen Temperaturen aus dem Korninneren zur Korngrenze diffundieren können
(die Korngrenze wirkt als Senke). Die Fremdatomdiffusion (bitte nicht mit der
Diffusion der Minoritätsladungsträger verwechseln!) ist im Regelfall
nur bei höheren Temperaturen möglich, wie sie zum Beispiel
während der Abkühlung der Kristallschmelze vorliegen. Auf diese Art wird die Konzentration von Fremdatomen in den Körnern reduziert (Gettern); da die Abkühlzeit nicht beliebig lange andauert, ist ein Diffusionsprofil der Fremdatome von den Kornrändern zum Korninneren feststellbar. |
Defekte in Kristallen: 3.3 Exp. Messung von Diffusionsphänomenen