AT409273B - Elektrochemische abscheidung eines dotierstoffenthaltenden silicatfilms auf die oberfläche von siliziumplättchen für die solarzellenerzeugung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dotierung von Siliziumplättchen für die Solarzellenherstellung mit den chemischen Elementen Phosphor oder Aluminium. Insbesondere betrifft die Erfindung die elektrochemische Abscheidung eines   phosphorhaltigen Silicatfilms   auf die Oberfläche des Siliziumplättchens, der als Diffusionsquelle für die Herstellung des pn-Überganges der Solarzelle geeignet ist. 



   Die für den   pn-Übergang   erforderliche Dotierung heute am Markt erhältlicher Solarzelle wird mit Verfahren erzeugt, die einen Kostenaufwand erfordern, der über die finanziellen Fähigkeiten eines Kleinunternehmens hinausgeht :
Zumeist wird eine als Diffusionsquelle geeignete, phosphorhaltige Siliziumoxidschicht aus phosphorhaltigen, lebensgefährlichen Gasen mit Sauerstoff im Diffusionsofen hergestellt, beispielsweise mit   PH3   oder   POCtg.   Dafür ist ein hoher Aufwand für die Sicherheit, sowie fur die Ver- und Entsorgung der Giftgase erforderlich. 



   Eine Alternative ist die Verwendung von phosphorhaltigen, sogenannten Spin-On-Gläsern (polymerisierte, teilweise durch organische Reste substituierte Kieselsäuremoleküle in alkoholischen Lösungsmitteln). Der Preis dieser Spin-On-Gläser schlägt sich empfindlich in den Herstellungskosten nieder, und die Eigenherstellung besagter Spin-On-Gläser bedarf sehr viel eigener Erfahrung und Übung, da sie nur in sehr präziser Zusammensetzung stabil und lagerfähig sind. 



   Auch wurden schon Solarzelle mit lonenimplantation dotiert, doch ist hier der Aufwand für die Hochvakuum- und Plasmatechnik, vor allem aber für die Hochspannungstechnik, sowie für die Robotik für den Transport der   Siliziumplättchen   erheblich. 



   Die heute den Markt dominierenden Verfahren wurden ausgewählt, weil für sie Rohmaterialien zu Verfügung stehen, die nur Spuren von metallischen Verunreinigungen enthalten, sodass der Kurzschlussstrom der Solarzelle lediglich in einem tolerable Ausmass beeinträchtigt wird. 



   Das Wesen der Erfindung indirekt betreffend ist für die direkte Spaltung von Wasser aus Sonnenenergie aus der US 4, 734, 168 eine elektrochemisch aufgebrachte, dotierte Siliziumoxidschicht auf Silizium bekannt. Bei der dort angewandten Dotierung handelt es sich allerdings um Metallatome, die der Siliziumoxidschicht eine gewisse Leitfähigkeit verleihen sollen, und ausserdem die Metallatome und die Siliziumoxidschicht nicht in einem Arbeitsgang bereitgestellt werden. 



   Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren bereitzustellen, das zur Abscheidung eines   phosphor-oder aluminiumhaltigen Silicatfilms   auf die Siliziumoberfläche nur geringe Investitionsund Materialkosten erfordert, und gleichzeitig ein tolerable Mass an metallischen Kontaminationen verursacht. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht aus einer anodischen Abscheidung von Silicationen und den Dotierstoff Phosphor enthaltenden Ionen im wässrigen Elektrolyten auf ein Siliziumplättchen. Da metallische Kontaminationen im Elektrolyten als Kationen vorliegen, werden sie während des Abscheideprozesses von den den Film bildenden Anionen getrennt, und es ist mit billigeren, weniger gereinigten Rohstoffen das Auslangen zu finden. 



   Der Dotierstoff ist für die Herstellung des pn-Überganges der Solarzelle Phosphor, da Solarzel-   len-Grundmaterial   heute ausschliesslich Bor-dotiert am Markt erhältlich ist. 



   Für die Herstellung von p-Dotierungen auf der Rückseite, also für das sogenannte "Back-Surface-Field", eignet sich als Dotierstoff Aluminium, da beispielsweise Aluminium-Hydroxid in alkalischen Medien löslich ist. 



   Die Bereitstellung von Silicat-Ionen erfolgt durch Auflösung von Silizium-Pulver in alkalischen Medien, wobei hier eben auch weniger reines Silizium-Pulver verwendet werden kann. Neben dem klassischen Verfahren der Auflösung von Siliziumpulver in heisser Kalilauge, ist auch die Auflösung in   Tetramethylammonium-hydroxid   möglich. Bel den Silicationen handelt es sich meistens um   Si03 Ionen.    

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Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung eines dotierstoffhaltigen Silicatfilms auf der Oberfläche eines Si- liziumplättchens für die Solarzellenerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass in wässri- ger Lösung Silicat-Ionen (Si03-) und den Dotierstoff enthaltende Ionen anodisch auf dem Silizium-Plättchen abgeschieden werden. <Desc/Clms Page number 2>
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dotierstoffhaltigen Ionen Phosphat-Ionen sind, die durch Lösung von Ammonhydrogen-Phosphat bereitgestellt wer- den.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dotierstoffhaltigen Ionen Aluminat-Ionen (AI (OH) 4-) sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicat-Ionen durch Auflö- sung von Silizium-Pulver in heisser Kalilauge bereitgestellt werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silicat-Ionen durch Auflö- sung von Silizium-Pulver in Tetramethylammonium-hydroxid bereitgestellt werden.