5. Halbleiter und P-N-Übergang Thomas Zimmer, Universität Bordeaux, Frankreich Inhaltverzeichnis Lernziele .................................................................................................................................................. 2 Physikalischer Hintergrund von Halbleitern ............................................................................................ 2 Der Siliziumkristall ............................................................................................................................... 2 Die Energiebänder ............................................................................................................................... 3 Ladungsträger ...................................................................................................................................... 4 Der Eigenhalbleiter .............................................................................................................................. 6 Der extrinsische Halbleiter .................................................................................................................. 6 n-dotierter Halbleiter ...................................................................................................................... 7 p-dotierter Halbleiter ...................................................................................................................... 7 Der p-n-Übergang .................................................................................................................................... 8 Der p-n-Übergang im thermischen Gleichgewicht .............................................................................. 8 Der p-n-Übergang mit äußerer Spannungsquelle ............................................................................. 11 Die p-n-Übergang unter Sonneneinstrahlung ................................................................................... 12 Literaturhinweise .................................................................................................................................. 15 1 Lernziele Nach dem Durcharbeiten dieses Kapitels sollte der Leser in der Lage sein: Den Aufbau eines Siliziumkristalls zu verstehen Das Konzept der Energiebänder zu erfassen Die Bewegung der Ladungsträger in einem Kristall zu begreifen Einen intrinsischen Halbleiter zu erkennen Einen n-dotierten extrinsischen Halbleiter von einem p-dotierten zu unterscheiden Den pn-Übergang im thermischen Gleichgewicht zu erkennen Das pn-Übergangsverhalten beim Anlegen einer Gleichspannung zu verstehen Den physikalischen Mechanismus innerhalb des pn-Übergangs unter Sonnenlicht zu erfassen Physikalischer Hintergrund von Halbleitern Der Siliziumkristall Im Jahr 2013 lag die weltweite jährliche PV-Produktion in der Nähe von 40 GWp. 90% der gefertigten PV-Module waren Siliziummodule [1]. Daraus folgt, dass heutzutage Silizium das Grundmaterial der meisten Solarzellen ist. Somit müssen wir unsere Aufmerksamkeit auf den Siliziumkristall konzentrieren, um das zugrundeliegende Prinzip der Funktionsweise der Solarzellen zu verstehen. Ein Kristall ist durch eine regelmäßige und geordnete Anordnung seiner Atome charakterisiert. Sein Gitter ist das Ergebnis einer periodischen Wiederholung eines elementaren geometrischen Musters in allen 3 Raumdimensionen. Der Siliziumkristall ist fest, dunkelgrau und hat ein Masse-zu-Volumenverhältnis von 2.328g / cm3. Die Atomanordnung entspricht der eines diamantartigen Gitters. Die Kohärenz des Siliziumkristalls wird durch kovalente Bindungen hergestellt die jedes Atom mit seinen vier nächsten Nachbarn verbindet. Solche Verbindungen ergeben sich aus der Tatsache, dass 2 Atome sich 2 Valenzelektronen teilen. Valenzelektronen benennt man Elektronen, die sich in der äußeren Schale des Atoms befinden. Die Abbildung 1 stellt einen 2-D-Ebene des Kristalls dar: zu einem gegebenen Zeitpunkt gehören die Valenzelektronen a und b (mit entgegengesetztem Spin) sowohl zu Atom 1 als auch zu Atom 2. 2 Abb. 1: 2-D-Darstellung des Siliziumkristallgitters Alle Elektronen sind notwendig, um die Kohärenz des Kristalls zu gewährleisten; aber dies bedeutet nicht, dass sich die Elektronen nicht einzeln von einer Bindung zu einer anderen Bindung bewegen können. Jedes Mal, wenn ein gebundenes Elektron seinen Platz verlässt, wird es durch ein anderes Elektron ersetzt. Wir können sagen, dass die Valenzelektronen zu einer bestimmten Aufgabe bestimmt sind, sich aber frei bewegen können. Die Energiebänder Das Bohr-Modell sagt uns, dass die Elektronen vom Siliziumatom nur bestimmte diskrete Energiewerte annehmen können. Im Siliziumkristall werden die Energieniveaus im Vergleich zu denjenigen eines einzelnen isolierten Atom modifiziert. Das gilt besonders für die Valenzelektronen. Die Valenzelektronen sind verantwortlich, die Verbindungen zwischen den Atomen zu sichern und in der gleichen Zeitkönnen sie sich im Kristall bewegen wie Gasmoleküle in einem geschlossenen Volumen. Durch diese Bewegung der Valenzelektronen folgt aus den Regeln der Quantenmechanik, dass sich die anfänglichen Energieniveaus in Energiebändern sammeln. Wir können zwei Bänder, das sogenannte Valenzband, und das sogenannte Leitungsband (siehe Abbildung 2) unterscheiden. Das Energieband zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband wird als Bandlücke bezeichnet und in dieser Bandlücke sind keine Energieniveaus erlaubt. Diese Bandlücke beträgt für ein Siliziumkristall etwa 1.1eV bei Umgebungstemperatur. 3 Abb. 2: Energiebanddarstellung eines Siliziumkristalls Ladungsträger Bei null Grad Kelvin sind alle Elektronen des Kristalls gebunden, und alle Zustände im Valenzband sind besetzt und damit sind alle Zustände im Leitungsband unbesetzt. Legt man ein elektrisches Feld an den Kristall an, fließt kein Strom, da alle erlaubten Zustände besetzt sind. Bei null Grad Kelvin ist der Siliziumkristall ein perfekter Isolator. Wenn sich die Temperatur erhöht, bekommen einige der Valenzelektronen genug thermische Energie, um die Verbindung zu brechen und werden auf diese Weise freien Elektronen (sie sind nicht mehr dazu bestimmt, die Kohärenz des Kristalls zu gewährleisten). Eine schematische Darstellung ist in der Abbildung 3 gezeigt. Abb. 3: Freie Elektronen im Siliziumkristall Die zugeführte thermische Energie muss grösser als die Bandlücke EG sein, und die Elektronen besetzen jetzt einen Zustand im Leitungsband. Entsprechend lassen sie freie Zustände im Valenzband zurück. Eine schematische Darstellung ist in Abbildung 4 gegeben. 4 Abb. 4: Energiebanddiagramm Nun wollen wir sehen, was passiert, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird. Die Anzahl der freien Elektronen, die Zustände im Leitungsband besetzen, ist viel geringer im Vergleich zur Anzahl der verfügbaren Zustände im Leitungsband. Folglich können sie sich bewegen, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, was zu einem globalen Ladungstransport und folglicherweise zu einem elektrischen Strom führt. Ferner erlaubt das Vorhandensein von unbesetzten Zuständen im Valenzband den Valenzbandelektronen am globalen Ladungstransport (und am Strom) teilzunehmen - diese Valenzbandelektronen unterliegen auch dem makroskopisch angelegtem elektrischen Feld. Auf diese Weise bewegen sich die unbesetzten Zustände in die entgegengesetzte Richtung. Dieser Mechanismus ist in der Abbildung 5 dargestellt. Abb. 5: Bewegung der Elektronen und Löcher in einem Siliziumkristall Die Anzahl der unbesetzten Zustände ist klein im Vergleich zu der Anzahl der Elektronen im Valenzband. Es ist sehr üblich, diese unbesetzten Zustände wie freie Teilchen (z.B. Elektronen im Leitungsband) mit entgegengesetzter Ladung zu berücksichtigen und sie als Löcher zu bezeichnen. Ein Loch hat eine positive Ladung q = 1,6 10-19C, es ist der gleiche Wert wie die Elektronenladung, hat jedoch ein entgegengesetztes Vorzeichen. Wir können daraus schließen, dass ein Siliziumkristall (Halbleiter) den Ladungstransport (den Stromfluss) durch zwei Arten von Ladungsträgern gewährleistet: 5 freie Elektronen mit negativer Ladung -q die sich im Leitungsband bewegen und dort die Zustände besetzen freie Löcher mit positiver Ladung +q die sich im Valenzband bewegen und dort die Zustände besetzen Der Eigenhalbleiter Ein Halbleiter heißt Eigenhalbleiter, wenn er ein absolut reiner Halbleiter ohne Verunreinigungen im Inneren des Kristallgitters ist. Das wesentliche Merkmal eines reinen Halbleiters ist die absolute Gleichheit der Anzahl der freien Elektronen und freien Löchern bei jeder Temperatur. Diese Ladungsträger werden thermisch oder optisch (Absorption eines Photons - der grundlegende Prozess in einer PV-Zelle) erzeugt. Die Konzentration (Anzahl pro Einheitsvolumen) n der freien Elektronen und p der freien Löcher ist gleich und wird als Eigenträgerdichte bezeichnet. 𝑛 = 𝑛𝑖 = 𝑝 3 𝐸 𝐺 Es kann gezeigt werden, daß: 𝑛𝑖 = 𝐴 𝑇 2 𝑒𝑥𝑝 (− 2𝑘𝑇 ) mit: T: Temperatur EG: Bandlücke k: Boltzmann-Konstante A: Konstante Wie aus dem obigen Ausdruck ersichtlich ist, ist ni stark temperaturabhängig. Folglich nimmt der Widerstand eines intrinsischen Halbleiters schnell ab, wenn die Temperatur steigt aufgrund der starken Zunahme der Anzahl der erzeugten Elektron-Loch-Paare. Bei Umgebungstemperatur (300 K), ist die intrinsische Trägerdichte von Silicium: ni=1.45 1010cm-3. Diese Zahl ist sehr klein sein im Vergleich zu der Zahl der Atome in einem Siliziumkristall (entspricht etwa 5 1022cm-3). Der extrinsische Halbleiter Ein extrinsischer Halbleiter oder dotierter Halbleiter wird durch das Einbringen exakt definierter Verunreinigungen in kontrollierter Art und Weise in einen Eigenhalbleiter erhalten. Der Zweck besteht darin die elektrische Charakteristik der Halbleiter zu verändern und dies ist der grundlegende Schritt zum Erstellen elektronischer Bauelemente. 6 n-dotierter Halbleiter Stellen Sie sich vor, dass wir den Siliziumkristall mit einem Element aus der 5. Spalte des Periodensystems dotieren: z.B. Phosphor (P) oder Arsen (As) Die Verunreinigungen werden in dem Kristallgitter durch Substitution angeordnet, wie es in der Abbildung 6 dargestellt ist: Abb. 6: Schematische Darstellung des n-dotierten Silizium Ein Element der fünften Spalte ist fünfwertig. Es hat 5 Elektronen in der äußeren Schale. Vier von ihnen werden verwendet, um kovalente Bindungen mit den vier anderen benachbarten Si-Atomen zu gewährleisten. Das fünfte Elektron ist nicht für den Zusammenhalt des Kristalls notwendig und ist nur sehr schwach an seinen ursprünglichen Atom gebunden und eine sehr geringe zusätzliche (meist thermische) Energie reicht aus um es völlig ungebunden zu machen; das bedeutet, es kann zum Strom(Ladungs-)fluss beitragen. Die verbleibende Verunreinigung wirkt als Donator und ist jetzt ein positiv geladenes unbewegliches Ion. In einem breiten Temperaturbereich (von 150 K bis 600 K), ist die Anzahl der freien Elektronen viel größer als die Zahl der freien Löcher. Aus diesem Grund werden diese Elektronen Majoritätsladungsträger genannt, und die Löcher sind Minoritätsladungsträger. Dieser Halbleiter wird als n-Halbleiter bezeichnet. p-dotierter Halbleiter Betrachten wir nun die Dotierung von Silicium mit einem Atom aus der 3. Spalte des Periodensystems: z.B. Bor (B). Auch hier werden die Dotieratome im Kristall durch Substitution der ursprünglichen Atome angeordnet, wie es in der Abbildung 7 gezeigt ist. 7 Abb. 7: Schematische Darstellung des p-dotierten Silizium Mit nur 3 Elektronen auf seiner Außenschale kann das Element der 3. Kolonne (trivalent) nur drei kovalente Bindungen mit den vier Nachbaratomen eingehen. Da die 4. Bindung nicht komplett ist, entsteht eine Lücke. Eine sehr kleine Menge an Energie ermöglicht es Valenzelektronen diese Lücke zu füllen. Dabei hat sich das Valenzelektron bewegt und es wurde ein Loch kreiert, das am Ladungsträgertransport teilnehmen kann. Die verbleibende Verunreinigung wird als Akzeptor bezeichnet und ist ein gebundenes negativ geladenes Ion. Wie für das n-dotierten-Material, aber in entgegengesetzter Weise, ist die Zahl der freien Löcher viel größer als die Anzahl der freien Elektronen und das in einem weiten Temperaturbereich. Aus diesem Grund werden die Löcher Majoritätsträger genannt, und die Elektronen Minoritätsträger. Dieser Halbleiter wird als p-Halbleiter bezeichnet. Der p-n-Übergang Der p-n-Übergang im thermischen Gleichgewicht Das thermische Gleichgewicht ist durch eine konstante Temperaturverteilung definiert und keine elektrische, optische, mechanische oder chemische Störung wird von außen aufgebracht. Das thermische Gleichgewicht ist ein dynamischer Zustand, in dem jedes Phänomen durch sein inverses Phänomen kompensiert wird. Somit wird zu jeder Zeit die Anzahl der erzeugten Ladungsträger durch die gleiche Anzahl von rekombinierten Ladungsträger kompensiert; der 8 Fluss der Elektronen (oder Löcher) in eine Richtung entspricht genau mit dem gleichen Fluss des gleichen Typs von Trägern in die andere Richtung. Nun werden wir mit einer qualitativen Studie des pn-Übergangs fortfahren. Wir stellen uns vor, dass wir einen pn-Übergang durch die Zusammenführung zwei Regionen herstellen: eine Region ist n-dotiert, und die andere Region ist p-dotiert. Beide Regionen sind elektrisch neutral. Wir betrachten hier vereinfacht eine konstante Dotierung. Jeder Bereich hat eine große Anzahl von Majoritätsladungsträgern (fast so viel wie ionisierte Verunreinigungen oder Dotierstoffe) und nur eine sehr kleine Anzahl von Minoritätsladungsträgern; für das Produkt der beiden Ladungsträger gilt folgende Beziehung: 𝑛 ∗ 𝑝 = 𝑛𝑖2 Eine schematische Darstellung der einzelnen Regionen ist in Abbildung 8 dargestellt. Wir können in jeder Region die ionisierten unbeweglichen Verunreinigungen erkennen sowie die Majoritätsladungsträger als auch die Minoritätsladungsträger. Abb. 8: Schematische Darstellung des p-Bereichs und des n- Bereichs Da jede Region elektrisch neutral ist, können wir schreiben: Für den p-Bereich (mit p: Majoritätsladungsträger, n: Minoritätsladungsträger, N A: ionisierte unbewegliche Verunreinigungen): 𝑝 − 𝑛 − 𝑁𝐴 = 0 Für den n-Bereich (mit n: Majoritätsladungsträger, p: Minoritätsladungsträger, N D: ionisierte unbewegliche Verunreinigungen): 𝑝 − 𝑛 + 𝑁𝐷 = 0 9 Nun stellen wir uns vor, dass beide Regionen in Kontakt gebracht werden. Ein großer Ladungsträgerkonzentrationsgradient ergibt sich an der Grenze zwischen den beiden Regionen. Folglich wird ein enormer Ladungsträgerfluss von Elektronen und Löchern entstehen; derart, dass die Ladungsträger dazu neigen, eine gleichmäßige Verteilung der Konzentration eines jeden Ladungsträgers im Inneren der Struktur zu erzeugen (siehe Abbildung 9). Abb. 9: Schematische Darstellung des Ladungsträgerflusses Jedoch wird die Gleichverteilung niemals erreicht, weil ein anderes Phänomen diese Tendenz verhindert. In der Tat, diffundieren die Löcher vom p-leitenden Bereich zum dem n-leitenden Bereich, und die Elektronen vom n-leitenden Bereich zum dem p-leitenden Bereich; sie hinterlassen ionisierte unbewegliche Verunreinigungen (die jeweiligen Dotierungen), deren Ladungen jetzt nicht mehr kompensiert sind. Somit wird eine Raumladungszone auf jeder Seite der Verbindungsstelle entstehen (siehe Abbildung 10): sie ist positiv in der Nähe der Verbindungsstelle im n-leitenden Bereich durch ionisierte positive Donatoren sie ist negativ in der Nähe der Verbindungsstelle im p-leitenden Bereich durch ionisierte negative Akzeptoren Abb. 10: Schematische Darstellung der Raumladungszone im pn-Übergang 10 Aufgrund der Raumladungszone wird ein elektrisches Feld erzeugt, das vom n-leitendenBereich zum p-leitenden-Bereich gerichtet ist. Daraus ergibt sich eine interne Potentialverteilung, die auch als Diffusionspotential bezeichnet wird. Das elektrische Feld neigt dazu, die Löcher in den p-leitenden Bereich und die Elektronen in den n-leitenden Bereich zurückzudrängen. Es wirkt der Diffusion der beiden Arten von Majoritätsladungsträgern entgegen. Gleichzeitig bewirkt es die Bewegung der Minoritätsladungsträger durch elektrische Leitung; die Löcher werden vom n-leitenden Bereich zum p-leitenden Bereich beschleunigt, für die Elektronen gilt der umgekehrte Prozess. Das thermische Gleichgewicht ist erreicht, wenn der Diffusionsprozess der Elektronen und Löcher in Folge des jeweiligen Konzentrationsgradienten durch das elektrische Feld unterbunden wird. Unter dieser Bedingung gibt es keine weiteren freien Ladungsträger in der Nähe der Grenze zwischen der Verbindungsstelle (pn-Übergang) und eine sogenannte Verarmungszone ist erzeugt worden. Der p-n-Übergang mit äußerer Spannungsquelle Nun wollen wir eine externe positive Spannung an der p-Seite und eine negative Spannung an die n-Seite anlegen (siehe Abbildung 11): Abb. 11: Schematische Darstellung einer äußeren Spannungsquelle am pn-Übergang Diese externe Spannung, die auch als Vorwärtsspannung bezeichnet wird, verringert das interne elektrische Feld und folglich das interne Diffusionspotential. So können die Majoritätsladungsträger über den pn-Übergang diffundieren, was zu einem direkten oder Vorwärts-Stromfluss führt. Auf der anderen Seite, wenn wir die externe Spannung invertieren, erhöhen wir die interne Potentialbarriere und kein Diffusionsstrom kann mehr fließen. Nur die 11 Minoritätsladungsträger, die in jeder Region vorhanden sind, werden zum Strom beitragen. Die Anzahl dieser Ladungsträger ist sehr klein; ihr Ursprung liegt in thermisch erzeugten Elektron - Loch-Paaren und der resultierende Stromfluss ist die meiste Zeit vernachlässigbar. Eine praktische Anwendung des pn-Übergangs als elektronisches Bauelement ist die Diode, in der der Strom nur in eine Richtung fließen kann. Die Abbildung 12 zeigt die Diodenkennlinie. Der Strom ID nimmt zu, wenn eine positive Vorspannung angelegt wird, insbesondere, wenn sie höher als das Diffusionspotential von etwa 0,6 V ist; jedoch unter negativer Vorspannung ist der Sperrstrom vernachlässigbar und gleich dem Sättigungsstrom IS. Abb. 12: Strom-Spannungskennlinie der Diode Die Halbleiterphysik gibt uns die folgende Beziehung für die Strom-Spannungskennlinie des pn-Übergangs: 𝑞𝑉 𝐼𝐷 = 𝐼𝑆 (𝑒 𝑘𝑇 − 1) wobei q die Elektronenladung, k die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur und IS der Sättigungsstrom ist. Wir werden im nächsten Abschnitt sehen, wozu all diese Theorie über Majoritätsladungsträger und Minoritätsladungsträger, Elektronen und Löchern, Raumladungszone und Diffusionspotential nötig ist, um das Geheimnis der Photovoltaik zu lüften. Die p-n-Übergang unter Sonneneinstrahlung Wir haben bereits über die Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren in einem Kristall durch thermische Anregung diskutiert. Es ist auch möglich, Elektronen-Loch-Paare zu erzeugen, wenn der Kristall in Wechselwirkung mit Photonen (Lichteinstrahlung) steht. Dieser Mechanismus ist in Abbildung 13 hervorgehoben. 12 Abb. 13: Schematische Darstellung der Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren durch Photonen In der Tat, wenn die Energie des Photons groß genug ist (größer als die Bandlücke), kann diese Energie zur Erzeugung eines Elektron-Loch-Paares benutzt werden: ein Elektron aus dem Valenzband wird in das Leitungsband gebracht und hinterlässt ein Loch. Beide Ladungsträger haben jetzt genug Energie, um als ungebunden betrachtet zu werden und können sich frei bewegen. (Sie haben eine Lebensdauer von etwa 1 µs, und dann werden sie rekombinieren.) Wenn diese so erzeugten Elektronen nahe an die Raumladungszone im pleitenden-Bereich kommen, wo sie Minoritätsladungsträger sind, werden sie durch das innere elektrische Feld über den Verarmungsbereich beschleunigt; das gleiche gilt für die Löcher in der Nähe des Verarmungsbereich zum n-leitenden Bereich. Beide Trägertypen tragen zum Ladungstransport bei und dieser Mechanismus kann als Stromerzeugung betrachtet und durch eine Stromquelle dargestellt werden. Abb. 14: Ersatzschaltbild des pn-Übergangs unter Sonneneinstrahlung Die Abbildung 14 zeigt ein Ersatzschaltbild dass das Verhalten der Solarzelle wiedergibt. Das Diodensymbol stellt die Strom-Spannungs-Kennlinie ohne Sonnenlicht dar; parallel dazu haben wir eine Stromquelle, die den durch die Sonneneinstrahlung erzeugten Strom IL beschreibt. Ohne Sonneneinstrahlung und unter externen Vorspannungsbedingungen verhält sich die Solarelle sich wie eine ganz normale Halbleiterdiode und der Strom ID wird von der Anode zur Kathode fließen. Unter Sonneneinstrahlung werden Elektron-Loch-Paare erzeugt und der daraus folgende Strom IL ist durch eine Stromquelle und die Stromrichtung durch den Pfeil 13 angedeutet. Bei konstanter Temperatur und unter konstanten Einstrahlungsbedingungen ist IL konstant. Unter Berücksichtigung des Kirchhoff‘schen Stromgesetzes können wir für den Strom I, der aus der Solarzelle fließt, schreiben: 𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼𝐷 und mit der oben angeführten Beziehung finden wir: 𝑞𝑉 𝐼 = 𝐼𝐿 − 𝐼𝑆 (𝑒 𝑘𝑇 − 1) Die daraus folgende Strom-Spannungskennlinie der Solarzelle ist auf der Abbildung 15 dargestellt. Abb. 15: Strom-Spannungskennlinie der Solarzelle Aus dieser Abbildung ergehen zwei grundlegende Merkmale der Solarzelle hervor: (i) (ii) Die maximale Spannung (die Leerlaufspannung: VOC) die von einer SiliziumSolarzelle erzeugt wird, ist etwa 0,6 V; daraus folgt, dass viele Zellen in Reihe geschaltet werden, um die höheren Spannungen die für die meisten Anwendungen erforderlich sind zu generieren. Unter konstanter Einstrahlung ist der Strom über einen weiten Spannungsbereich konstant: die Solarzelle kann folglicherweise als Stromquelle betrachtet werden. Darüber hinaus wird der maximale Zellenstrom auch als Kurzschlussstrom ISC bezeichnet und wird durch Schnittpunkt der Kennlinie mit der Stromachse definiert. ISC ist abhängig von der Temperatur und der Einstrahlungsstärke. Eine detaillierte Untersuchung des Aufbaus von verschiedenen Solarzellen und Modulen ist in Kapitel 7 gegeben. 14 Literaturhinweise [1] Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, “Photovoltaics Report”, 24 October 2014, http://www.ise.fraunhofer.de/de/downloads/pdf-files/aktuelles/photovoltaics-reportin-englischer-sprache.pdf [2] Philippe Cazenave, “Physique des matériaux semiconducteurs”, Fascicule de cours, Université de Bordeaux 1, filière EEA – Licence, 1998 [3] Philippe Cazenave, “La jonction pn”, Fascicule de cours, Université de Bordeaux 1, filière EEA – Licence, 1997 [4] Paul A. Lynn, Electricity from Sunlight: “An Introduction to Photovoltaics”, John Wiley & Sons, 2010 [5] Hans K. Köthe, “Stromversorgung mit Solarzellen”, Franzis-Verlag GmbH, Feldkirchen, 1996 15