Additive Fertigung von Polysilazan als präkeramisches Polymer für die Herstellung von passivierenden Dünnschichtkontakten für Solarzellen

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Tinte für die additive Fertigung, speziell das Tintenstrahldrucken, entwickelt, welche als passivierender Dünnschichtkontakt in Silizium-Solarzellen eingesetzt werden soll. Die Tinte (AQ01), die hauptsäch-lich aus dem präkeramischen Polymer Polyorganosilazan besteht, wurde hinsichtlich ihrer rheologischen, strukturellen und thermischen Eigenschaften untersucht. Anschließend wurde die Druckbarkeit von Dünnschichten mittels Tinten-strahldruckers geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass die entwickelte Tinte die Anforderungen des Tintenstrahldruckers erfüllt, da sie sowohl eine niedrige Viskosität (unter 20 mPa∙s) als auch Newton‘sches Verhalten bei hohen Scherraten aufweist. ... mehrZusätzlich hat die Tinte eine Oberflächenspannung von 21 mN/m2. Die entwickelte Tinte konnte photochemisch vernetzt werden und anschließend bei hohen Temperaturen (950 °C) in eine amorphe Keramik überführt werden. Anhand der FTIR-Spektren konnte die chemische Struktur der Tinte sowohl nach der Polymerisation als auch nach der Pyrolyse untersucht werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Vernetzung überwiegend über radikalische Polymerisation der Vi-nylgruppe abgelaufen ist. Darüber hinaus handelt es sich bei der resultierenden Keramik um Siliziumcarbonitrid (SiCN). Die keramische Ausbeute liegt bei ungefähr 76 %.

In this work, an ink formulation based on polyorganosilazane was developed to be processed by inkjet printing acting as passivation layer for silicon solar cells. The ink (AQ01) was studied regarding its rheological, structural, and thermal properties. The printability of the thin layers was then tested using an inkjet printer. The results show that the developed ink meets the requirements of the inkjet printer by showing both low viscosity (below 20 mPa∙s) and Newtonian behavior even at high shear rates. Additionally, the ink has a surface tension of 21 mN/m2. The ink was photochemically cross-linked and then pyrolyzed at 950 °C resulting in a ceramic yield of about 76 %. ... mehrThe crosslinking behavior was studied via FTIR spectroscopy, and the results reveal that the crosslinking occurs mainly via free-radical polymerisation of the vinyl group. Furthermore, the results indicate that silicon carbonitride (SiCN) was formed after the pyrolysis.