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

Abstract:
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 hauptsächlich aus dem präkeramischen Polymer Polyorganosilazan besteht, wurde hinsichtlich ihrer rheologischen, strukturellen und thermischen Eigenschaften untersucht. Anschließend wurde die Druckbarkeit von Dünnschichten mittels Tintenstrahldruckers 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. Zusätzlich 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 Vinylgruppe abgelaufen ist. Darüber hinaus handelt es sich bei der resultierenden Keramik um Siliziumcarbonitrid (SiCN). Die keramische Ausbeute liegt bei ungefähr 76 %.