DE102010010880A1

DE102010010880A1 - Multijunction-Solarzellen basierend auf Gruppe-IV/III-V Hybrid-Halbleiterverbindungen

Info

Publication number: DE102010010880A1
Application number: DE201010010880
Authority: DE
Inventors: Paul Sharps; Fred Newman
Original assignee: Emcore Corp
Current assignee: Emcore Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-15

Abstract

ch Vorsehen eines Germaniumhalbleiter-Wachstumssubstrats und durch Abscheiden einer Folge von Schichten aus Halbleitermaterial auf dem Halbleiterwachstumssubstrat zur Bildung einer Solarzelle einschließlich einer Subzelle aufgebaut aus einer IV/III-V Hybridlegierungsgruppe.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Haibleitervor- und auf Herstellungsprozesse und Vorrichtungen, wie beispielsweise Multijunction-Solarzellen, basierend auf Gruppe-IV/III-V Hybrid-Halbleiterverbindungen.
3. Beschreibung verwandter Technik
Solarleistung von fotovoltaischen Zellen, die auch als Solarzellen bezeichnet werden, wurde vorherrschend durch Siliziumhalbleiter-Technologie zur Verfügung gestellt. In den letzten Jahren hat jedoch die Massenherstellung von III-V Verbindungshalbleiter-Multijunction-Solarzellen für Raumanwendungsfälle die Entwicklung dieser Technologie beschleunigt, und zwar nicht nur für die Verwendung im Raum sondern auch für terrestrische Solarleistungsanwendungen. Verglichen mit Silizium besitzen die III-V Verbindungshalbleiter-Multijunction-Vorrichtungen größere Energieumwandlungseffizienzen und besitzen im Allgemeinen einen größeren Strahlungswiderstand, obwohl sie tendenziell komplizierter herzustellen sind. Typische kommerzielle III-V Verbindungshalbleiter-Multijunction-Solarzellen besitzen Energieeffizienzen, die 27% übersteigen, und zwar bei einer Sonne, einer Luftmasse von 0 (AMO), Beleuchtung, wohingegen selbst die effizientesten Siliziumtechnologien im Allgemeinen nur 18% Effizienz bei vergleichbaren Bedingungen erreichen. Bei einer hohen Solarkonzentration (beispielsweise 500X) besitzen kommerziell verfügbare III-V Verbindungshalbleiter-Multijunction-Solarzellen in terrestrischen Anwendungsfällen (bei AM1.5D) Energieeffizienzen, die 37% übersteigen. Die höhere Umwandlungseffizienz von III-V Verbindungshalbleiter-Solarzellen verglichen mit Silizium-Solarzellen basiert zum Teil auf der Fähigkeit, eine spektrale Aufteilung der einfallenden Strahlung zu erreichen, und zwar durch die Verwendung einer Vielzahl von fotovoltaischen Zonen mit unterschiedlichen Bandabstandenergien und mit der Ansammlung von Strom von jeder der Zonen.
Bei Satellitenanwendungsfällen und anderen mit dem Weltraum in Beziehung stehenden Anwendungsfällen hängen Größe, Masse und Kosten des Satellitenleistungssystems von der Leistungs- und Energieumwandlungseffizienz der verwendeten Solarzellen ab. Anders ausgedrückt gilt Folgendes: die Größe der Nutzlast und die Verfügbarkeit von ”On-Board”-Diensten sind proportional zu der gelieferten Leistungsmenge. Wenn die Nutzlasten komplizierter werden, so wird das Leistungs-zu-Gewicht-Verhältnis der Solarzellen ansteigend wichtiger und es gibt ein steigendes Interesse an leichtgewichtigeren ”Dünn-Film- oder Dünn-Schicht”-Solarzellen mit sowohl hoher Effizienz als auch niedriger Masse.
Typische III-V Verbindungshalbleiter-Solarzellen werden auf einem Halbleiterwafer in vertikalen Multijunction-Strukturen hergestellt. Die individuellen Solarzellen oder Wafer werden sodann in Horizontalanordnungen angeordnet, wobei die individuellen Solarzellen miteinander elektrisch in Serie geschaltet sind. Die Form und Struktur einer Anordnung und auch die Anzahl der enthaltenen Zellen wird teilweise bestimmt durch die gewünschte Ausgangsspannung und in Strom.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Kurz und allgemein gesagt, sieht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle vor, und zwar wie folgt: Vorsehen eines Germanium-Halbleiterwachstumssubstrats; Abscheiden auf dem Halbleiterwachstumssubstrat einer Folge oder Sequenz von Schichten aus Halbleitermaterial, die eine Solarzelle bilden, und zwar einschließlich einer Subzelle, aufgebaut aus einer Gruppe-IV/III-V Hybridlegierung.
Gemäß einem anderen Aspekt weist die Erfindung ein Verfahren auf zur Herstellung einer Solarzelle dadurch, dass ein Halbleiterwachstumssubstrat vorgesehen wird, wobei auf dem Halbleiterwachstumssubstrat eine Folge von Schichten aus Halbleitermaterial, die eine Solarzelle bilden, abgeschieden wird, und zwar einschließlich mindestens einer Schicht, aufgebaut oder zusammengesetzt aus GeSiSn und einer Schicht, aufgewachsen über der GeSiSn-Schicht, bestehend auf Ge.
Gemäß einem anderen Aspekt weist eine Solarzelle gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: eine erste Solarsubzelle, bestehend aus GeSiSn und mit einem ersten Bandabstand; eine zweite Solarsubzelle, bestehend aus GaAs, InGaAsP oder InGaP und angeordnet über der ersten Solarsubzelle mit einem zweiten Bandabstand, der größer ist als der erste Bandabstand und gitterangepasst ist an die erwähnte erste Solarsubzelle; und ferner ist eine dritte Solarsubzelle vorgesehen, und zwar bestehend auf GaInP und angeordnet über der zweiten Solarsubzelle mit einem dritten Bandabstand größer als dem zweiten Bandabstand, und zwar gitterangepasst bezüglich der zweiten Subzelle.
Einige Implementierungen der vorliegenden Erfindung können weniger der Aspekte und Merkmale der oben genannten Zusammenfassungen inkorporieren oder implementieren.
Zusätzliche Aspekte, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus dieser Offenbarung, einschließlich der folgenden detaillierten Beschreibung und auch durch die praktische Anwendung der Erfindung. Obwohl die Erfindung unten unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Der Fachmann, der Zugang zu den hier gegebenen Lehren besitzt, wird zusätzliche Anwendungen, Modifikationen und Ausführungsbeispiele in anderen Feldern erkennen, die innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen, wie sie hier offenbart und beansprucht ist, also Gebiete wo die Erfindung zweckmäßig angewandt werden könnte.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung kann besser und vollständiger verstanden werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, und zwar betrachtet in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; dabei ist:
1 eine graphische Darstellung des Bandabstandes bestimmter binärer Materialien und ihrer Gitterkonstanten;
2A ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der Erfindung nach dem Abscheiden der Halbleiterschichten auf dem Wachstumssubstrat gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2B ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der Erfindung nach dem Abscheiden der Halbleiterschichten auf dem Wachstumssubstrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2C ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der Erfindung nach dem Abscheiden der Halbleiterschichten auf dem Wachstumssubstrat gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine stark vereinfachte Querschnittsansicht der Solarzelle entweder der 2A, 2B oder 2C, und zwar nach dem nächsten Verfahrensschritt;
4 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 3 nach dem nächsten Prozess oder Verfahrensschritt;
5 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 4 nach dem nächsten Prozessschritt;
6A ist eine Draufsicht auf einen Wafer in dem vier Solarzellen hergestellt sind;
6B ist eine Ansicht von unten auf den Wafer der 6A;
6C ist eine Draufsicht auf einen Wafer in dem zwei Solarzellen hergestellt sind;
7 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 5 nach dem nächsten Verfahrensschritt;
8 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 7 nach dem nächsten Verfahrensschritt indem ein Abdeckglas angebracht wird; und
9 ist eine graphische Darstellung des Dotierprofils der Basis- und der Emitterschichten einer Subzelle in der Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr einschließlich exemplarischer Aspekte und Ausführungsbeispiele beschrieben. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende Beschreibung sei bemerkt, dass die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder funktionell ähnliche Elemente zu bezeichnen, wobei die Bezugszeichen Hauptmerkmale der exemplarischen Ausführungsbeispiele bezeichnen, und zwar in einer stark vereinfachten schematischen Art und Weise. Darüber hinaus sind die Zeichnungen nicht dazu vorgesehen, jedes Merkmal des aktuellen oder tatsächlichen Ausführungsbeispiels zu beschreiben, noch die relativen Dimensionen der dargestellten Elemente, wobei diese nicht maßstabsgetreu wiedergegeben sind.
Das Grundkonzept der Herstellung einer Multijunction-Solarzelle besteht darin, die Subzellen der Solarzelle auf ein Substrat in einer geordneten Folge oder Sequenz aufzuwachsen. Das heißt, die einen niedrigen Bandabstand besitzenden Subzellen (d. h. Subzellen mit Bandabständen im Bereich von 0,7 bis 1,2 eV) werden epitaxial direkt auf ein Halbleiterwachstumssubstrat, wie beispielsweise GaAs oder Ge aufgewachsen und diese Subzellen werden darauffolgend gitterangepasst an dieses Substrat. Eine oder mehrere mittlere oder dazwischen liegende Bandabstandsmittelsubzellen (d. h. mit Bandabständen im Bereich von 1,0 bis 2,4 eV) können sodann auf die einen niedrigen Bandabstand besitzende Subzelle aufgewachsen werden.
Eine obere oder oben liegende Subzelle wird über der mittleren Subzelle derart geformt, dass die obere Subzelle im Wesentlichen gitterangepasst ist bezüglich der mittleren Subzelle und derart, dass die obere Subzelle einen dritten höheren Bandabstand (d. h. einen Bandabstand im Bereich von 1,6 bis 2,4 eV) besitzt.
Eine Verschiedenheit von unterschiedlichen Merkmalen und Aspekten der Multijunction-Solarzellen ist in verwandten Anmeldungen, die oben genannt wurden, offenbart. Einige oder sämtliche derartige Merkmale können in die Strukturen und Prozesse eingefügt sein, die mit Solarzellen der vorliegenden Erfindung in Verbindung stehen.
Die gitterkonstanten und elektrischen Eigenschaften der Schichten in der Halbleiterstruktur werden vorzugsweise gesteuert durch Angabe oder Spezifikation entsprechender Reaktorwachstumstemperaturen und Zeiten und durch die Verwendung von einer geeigneten chemischen Zusammensetzung und Dotiermitteln. Die Verwendung des Dampfabscheidungsverfahrens, wie beispielsweise Organo Metallic Vapor Phase Epitaxy (OMVPE), Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) oder andere Dampfabscheidungsverfahren oder Abscheidungsverfahren, wie beispielsweise Molecular Beam Epitaxy (MBE) für das Umkehrwachstum (reverse growth) können die Schichten in der monolithischen Halbleiterstruktur, die die Zelle bilden, aufgewachsen werden, und zwar mit der erforderlichen Dicke, der Elementarzusammensetzung, der Dotiermittelkonzentration und dem Grading und dem Leitfähigkeitswert.
2A zeigt eine Multijunction-Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung nach der sequentiellen Formung der drei Subzellen A, B und C auf einem Germanium-Wachstumssubstrat, wobei insbesondere ein Substrat 201 gezeigt ist, welches vorzugsweise aus Germanium (Ge) oder einem anderen geeigneten Material besteht.
Im Falle eines Ge-Substrats kann eine Kernbildungs- oder Nukleierungsschicht (nucleation layer) 202 direkt auf dem Substrat 201 abgeschieden werden. Auf dem Substrat 201 oder über der Kernbildungsschicht 202 (im Fall eines Ge-Substrats) wird eine Pufferschicht 203 ferner abgeschieden. Im Falle des Ge-Substrats, ist die Pufferschicht 203 vorzugsweise p+-Typ Ge. Eine BSF-Schicht 204 des p+-Typs GeSiSn wird sodann auf der Schicht 203 abgeschieden. Eine Subzelle A, bestehend aus einer p-Typ Basisschicht 205 und einer n+-Typ Emitterschicht 206, bestehend aus Germanium, wird sodann epitaxial auf der BSF-Schicht 204 abgeschieden. Die Subzelle A ist im Allgemeinen gitterangepasst mit dem Wachstumssubstrat 201. Die Subzelle A kann einen Bandabstand von annähernd 0,67 eV besitzen.
Die BSF-Schicht 204 treibt Minoritätsträger von der Zone nahe der Basis/BSF-Interface-Oberfläche zur Minimierung des Effekts des Rekombinationsverlustes. Anders ausgedrückt gilt Folgendes: eine BSF-Schicht 204 reduziert den Rekombinationsverlust an der Rückseite der solaren Subzelle A und reduziert dadurch die Rekombination in der Basis.
Es sei bemerkt, dass die Multijunction-Solarzellenstruktur durch irgendeine andere geeignete Kombination der Gruppe III bis V Elemente gelistet in der periodischen Tabelle entsprechend der Gitterkonstante und Bandabstandserfordernisse geformt werden könnte, wobei die Gruppe III Bor (B), Aluminium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) und Thallium (T) enthalten könnte. Die Gruppe IV umfasst Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Germanium (Ge) und Zinn (Sn). Die Gruppe V umfasst Stickstoff (N), Phosphor (P), Arsen (As), Antimon (Sb) und Wismut (Bi).
Oben auf der Basisschicht 206 ist eine Fensterschicht 207 vorzugsweise des n+-Typs GeSiSn abgeschieden, um den Rekombinationsverlust zu reduzieren.
Oben auf der Fensterschicht 207 ist eine Folge von stark dotiertem p-Typ- und n-Typ-Schichten 208a und 208b abgeschieden, die eine Tunneldiode bilden, d. h. ein ohmsches Schaltungselement, das die Subzelle A mit der Subzelle B verbindet. Die Schicht 208a ist vorzugsweise aufgebaut aus: n++ GaAs und die Schicht 208b ist vorzugsweise aufgebaut aus: p++ AlGaAs.
Oben auf den Tunneldiodenschichten 208a/208b ist eine BSF-Schicht 209 abgeschieden, vorzugsweise p+-Typ InGaAs. Allgemein gilt Folgendes: die BSF-Schicht 209, verwendet in der Subzelle B, arbeitet zur Verminderung des Interface-Rekombinationsverlustes. Der Fachmann erkennt, dass zusätzliche Schichten oder eine zusätzliche Schicht hinzugefügt oder weggelassen werden könnten bei der Zellenstruktur ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 209 sind die Schichten der Subzelle B abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 210 und die n+-Typ-Emitterschicht 211. Diese Schichten bestehend vorzugsweise aus InGaAs, obwohl andere geeignete Materialien konsistent mit den Gitterkonstanten- und den Bandabstandserfordernissen auch verwendet werden könnten. Auf diese Weise kann die Subzelle B aufgebaut sein aus einer GaAs-, GaInP-, GaInAs-, GaAsSb- oder GaInAsN-Emitterzone und einer GaAs-, GaInAs, GaAsSb oder GaInAsN-Basiszone. Der Bandabstand der Subzelle B kann annähernd 1,25 bis 1,4 eV betragen. Das Dotierungsprofil der Schichten 210 und 211 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 9 disktutiert.
Auf der Subzelle B ist eine Fensterschicht 212 abgeschieden, die die gleiche Funktion ausführt wie die Fensterschicht 207. Die p++/n++-Tunneldiodenschichten 213a bzw. 213b sind jeweils über der Fensterschicht 212 abgeschieden, ähnlich den Schichten 208a und 208b, wodurch ein ohmsches Schaltungselement gebildet wird zur Verbindung von der Subzelle B mit Subzelle C. Die Schicht 213a ist vorzugsweise zusammengesetzt aus n++ GaInP; und die Schicht 213b ist vorzugsweise zusammengesetzt oder aufgebaut aus p++ AlGaAs.
Eine BSF-Schicht 214, vorzugsweise bestehend aus p+-Typ InGaAlP, wird sodann über der Tunneldiodenschicht 213b abgeschieden. Diese BSF-Schicht arbeitet zur Reduktion des Rekombinationsverlustes in der Subzelle ”C”. Dem Fachmann ist klar, dass zusätzliche Schichten hinzugefügt werden könnten oder weggelassen werden könnten in der Zellenstruktur ohne aber den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 214 werden die Schichten der Subzelle C abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 215 und sodann die n+-Typ Emitterschicht 216. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus p-Typ InGaAs oder InGaP bzw. n+-Typ InGaAs oder InGaP, obwohl andere geeignete Materialien verwendet werden könnten, die hinsichtlich Gitterkonstante und Bandabstandserfordernisse auch konsistent sind. Der Bandabstand bei Subzelle C kann annähernd 1,75 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 215 und 216 gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit 9 diskutiert.
Eine Fensterschicht 217, vorzugsweise aufgebaut aus n+-Typ InAlP wird sodann oben auf der Subzelle C abgeschieden, wobei die Fensterschicht die gleiche Funktion wie die Fensterschichten 207 und 212 ausführt.
Die Beschreibung von darauffolgenden Verarbeitungsschritten bei der Herstellung der Solarzelle im Ausführungsbeispiel der 2A erfolgt zuerst mit der Beschreibung der 3 und den darauffolgenden Figuren. Zunächst werden andere Ausführungsbeispiele der Multijunction-Solarzellen-Halbleiterstruktur beschrieben.
2B zeigt die Multijunction-Solarzelle eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung nach der sequentiellen Formung oder Ausbildung der vier Subzellen A, B, C und D auf einem Germanium-Wachstumssubstrat. Insbesondere ist ein Substrat 201 dargestellt, welches vorzugsweise Germanium (Ge) oder ein anderes geeignetes Material ist.
Die Zusammensetzung der Schichten 202 bis 212 in dem Ausführungsbeispiel der 2B ist ähnlich denjenigen wie sie im Ausführungsbeispiel der 2A beschrieben wurde, aber mit unterschiedlichen Elementarzusammensetzungen oder Dotiermittelkonzentrationen, notwendig zur Erreichung von unterschiedlichen Bandabständen und daher muss die Beschreibung solcher Schichten nicht wiederholt werden. Insbesondere im Ausführungsbeispiel der 2B kann der Bandabstand der Subzelle A annähernd 0,73 eV betragen und der Bandabstand der Subzelle B kann annähernd 1,05 eV betragen.
Oben auf der Fensterschicht 212 ist eine Folge von stark dotieren p-Typ- und N-Typ-Schichten 213c und 213d abgeschieden, die eine Tunneldiode bilden, d. h. ein ohmsches Schaltungselement, das die Subzelle B mit der Subzelle C verbindet. Die Schicht 213c ist vorzugsweise eine aus n++ AlGaAs aufgebaute Schicht und die Schicht 213d ist vorzugsweise aus p++ AlGaAs aufgebaut.
Oben auf den Tunneldiodenschichten 213c/213d ist eine BSF-Schicht 214 abgeschieden, und zwar vorzugsweise p+-Typ AlGaAs. Allgemein gilt Folgendes: die in der Subzelle C verwendete BSF-Schicht 214 arbeitet oder wird betrieben zur Reduktion des Interface- oder Zwischenflächen-Rekombinationsverlustes. Der Fachmann erkennt, dass eine oder mehrere zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden könnten bei der Zellenstruktur ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 214 sind die Schichten der Subzelle C abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 215 und die n+-Typ-Emitterschicht 216. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus InGaAs bzw. InGaAs oder InGaP, obwohl andere geeignete Materialien konsistent mit der Gitterkonstanten und den Bandabstandserfordernissen auch verwendet werden könnten. Somit kann die Subzelle C aufgebaut sein aus einer GaAs-, GaInP-, GaInAs-, GaAsSb- oder GaInAsN-Emitterzone und einer GaAs-, GaInAs-, GaAsSb- oder GaInAsN-Basiszone. Der Bandabstand der Subzelle C kann annähernd 1,25 bis 1,4 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 215 und 216 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 9 diskutiert.
Oben auf der Subzelle C ist eine Fensterschicht 217 abgeschieden, und zwar aufgebaut aus InAlP, wobei diese Schicht die gleiche Funktion wie die Fensterschicht 212 ausführt. Die p++/n++-Tunneldiodenschichten 218a bzw. 218b sind über der Fensterschicht 217 abgeschieden, und zwar ähnlich den Schichten 213c und 213d, wobei ein ohmsches Schaltungselement gebildet wird zur Verbindung der Subzelle C mit der Subzelle D. Die Schicht 218a ist vorzugsweise aufgebaut aus n+++ InGaP und die Schicht 218b ist vorzugsweise aufgebaut aus p++ AlGaAs.
Eine BSF-Schicht 219, vorzugsweise aufgebaut aus p+-Typ AlGaAs wird sodann über der Tunneldiodenschicht 218b abgeschieden. Diese BSF-Schicht arbeitet zur Reduktion des Rekombinationsverlustes in der Subzelle ”D”. Der Fachmann erkennt, dass zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden können, und zwar zu der Zellenstruktur ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 219 werden die Schichten der Subzelle D abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 220 und die n+-Typ-Emitterschicht 221. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus p-Typ InGaP bzw. n+-Typ In-GaP, obwohl andere geeignete Materialien konsistent hinsichtlich Gitterkonstanten und Bandabstandserfordernissen auch verwendet werden könnten. Der Bandabstand der Subzelle D kann annähernd 1,85 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 220 und 221 gemäß der Erfindung wird in Verbindung mit der 9 diskutiert.
Eine Fensterschicht 222, vorzugsweise bestehend aus n+-Typ InAlP wird sodann oben der Subzelle D abgeschieden, wobei die Fensterschicht die gleiche Funktion wie die Fensterschichten 207, 212 und 217 ausführt.
2C zeigt die Multijunction-Solarzelle gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar nach der sequentiellen Formung oder Bildung der fünf Subzellen, A, B, C, D und E auf einem Germanium-Wachstumssubstrat. Insbesondere ist ein Substrat 201 gezeigt, welches vorzugsweise Germanium (Ge) oder ein anderes geeignetes Material ist.
Die Zusammensetzung der Schichten 201 bis 212 des Ausführungsbeispiels der 2C ist ähnlich der für das Ausführungsbeispiel der 2A beschriebenen Zusammensetzung, aber mit unterschiedlichen Elementenzusammensetzungen oder Dotiermittelkonzentrationen, die notwendig sind um unterschiedliche Bandabstände zu erreichen, wobei demzufolge hier die Beschreibung dieser Schichten nicht wiederholt werden muss. Insbesondere kann in dem Ausführungsbeispiel 2C der Bandabstand der Subzelle A annähernd 0,73 eV sein, der Bandabstand der Subzelle B annähernd 0,95 eV sein und der Bandabstand der Subzelle C annähernd 1,24 eV sein. Die Beschreibung wird somit mit der Beschreibung des Ausführungsbeispiels der 2C fortgesetzt, wobei die Lagen der Schichten oben auf der Fensterschicht 212 vorgesehen sind.
Oben auf der Fensterschicht 212 wird eine Sequenz von stark dotierten p-Typ- und n-Typ-Schichten 213e und 213f abgeschieden, die eine Tunneldiode bilden, d. h. ein ohmsches Schaltungselement, das die Subzelle A mit der Subzelle B verbindet. Die Schicht 2138 besteht vorzugsweise aus n++ GeSiSn und die Schicht 213f ist vorzugsweise aufgebaut aus p++ GeSiSn.
Oben auf den Tunneldiodenschichten 213e/213f ist eine BSF-Schicht 214a abgeschieden, und zwar vorzugsweise des p+-Typs GeSiSn. Allgemein kann die BSF-Schicht 214a, die in der Subzelle C verwendet wird, betrieben werden um den Interface-Rekombinationsverlust zu reduzieren. Der Fachmann erkennt, dass eine oder mehrere Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden können bei der Zellenstruktur ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 214a sind die Schichten der Subzelle C abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 215a und n+-Typ-Emitterschicht 216a. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus GeSiSn obwohl andere geeignete Materialien verwendet werden können, die konsistent sind mit dem Gitterabstand und den Erfordernissen hinsichtlich des Bandabstands. Somit kann die Subzelle C aufgebaut sein aus einer GaAs-, GaInP-, GaInAs-, GaAsSb- oder GaInAsN-Emitterzone und einer GaAs-, GaInAs, GaAsSb- oder GaInAsN-Basiszone. Der Bandabstand der Subzelle C kann annähernd 1,24 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 215a und 216a gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 9 diskutiert.
Oben auf der Subzelle C ist eine Fensterschicht 217a abgeschieden, und zwar aufgebaut aus InAlP, wobei diese Schicht die gleiche Funktion ausführt wie die Window- oder Fensterschicht 207 und 212. Die p++/n++-Tunneldiodenschichten 218e bzw. 218d sind über der Fensterschicht 217a abgeschieden, und zwar ähnlich den Schichten 208a und 208b und 213e und 213f, wobei diese ein ohmsches Schaltungselement bilden, um die Subzelle C mit der Subzelle D zu verbinden. Die Schicht 218c besteht vorzugsweise aus n++ InGaAsP und die Schicht 218d ist vorzugsweise aufgebaut aus p++ AlGaAs.
Eine BSF-Schicht 219a, vorzugsweise aufgebaut aus p+-Typ AlGaAs wird sodann über der Tunneldiodenschicht 218d abgeschieden. Diese BSF-Schicht arbeitet zur Verminderung des Rekombinationsverlustes in der Subzelle ”D”. Der Fachmann erkennt, dass zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden könnten bei der Zellenstruktur ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Oben auf der BSF-Schicht 219a sind die Schichten der Subzelle D abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 220a und die n+-Typ-Emitterschicht 221a. Diese Schichten sind vorzugsweise aufgebaut aus p-Typ InGaAsP oder AlGaInAs bzw. n+-Typ InGaAsP oder AlGaInAs, obwohl auch andere geeignete Materialien konsistent mit der Gitterkonstanten und den Bandabstandserfordernissen verwendet werden könnten. Der Bandabstand der Subzelle D kann annähernd 1,6 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 220a und 221a gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit der 9 diskutiert.
Eine Fensterschicht 222a, vorzugsweise aufgebaut aus n+-Typ InAlP, InGaAsP oder AlGaInAs wird sodann oben auf der Subzelle D abgeschieden, wobei die Fensterschicht die gleiche Funktion wie die Fensterschichten 207, 212 und 217a ausführt.
Die p++/n++-Tunneldiodenschichten 223a bzw. 223b werden über der Fensterschicht 222a abgeschieden, und zwar ähnlich den Schichten 218c und 218d und diese Schichten bilden ein ohmsches Schaltungselement zur Verbindung der Subzelle D mit der Subzelle E. Die Schicht 223a ist vorzugsweise aufgebaut aus n++ InGaAsP und die Schicht 223b ist vorzugsweise aufgebaut aus p++ AlGaAs.
Eine BSF-Schicht 224, vorzugsweise aufgebaut aus p+-Typ AlGaAs oder InGaAlP wird sodann über der Tunneldiodenschicht 223b abgeschieden. Diese BSF-Schicht arbeitet zur Verminderung des Rekombinationsverlustes in der Subzelle ”E”. Der Fachmann erkennt, dass zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden können bei der Zellstruktur ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Auf der BSF-Schicht 224 werden die Lagen der Subzelle E abgeschieden: die p-Typ-Basisschicht 225 und die n+-Typ-Emitterschicht 226. Diese Schichten bestehen vorzugsweise aus p-Typ AlGaInP bzw. n+-Typ AlGaInP, obwohl andere geeignete Materialien mit konsistenter Gitterkonstanten und Bandabstandserfordernissen verwendet werden könnten. Der Bandabstand der Subzelle E kann annähernd 2,0 eV betragen. Das Dotierprofil der Schichten 224 und 225 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 9 diskutiert.
Eine Fensterschicht 227, vorzugsweise bestehend aus n+-Typ InAlP wird sodann oben auf der Subzelle E abgeschieden, wobei die Fensterschicht 227 die gleiche Funktion wie die Fensterschichten 207, 212, 217a und 222a ausübt.
3 ist ein stark vereinfachter Querschnitt der Solarzelle irgendeiner der 2A, 2B oder 2C und zeigt den nächsten Verfahrensschritt bei dem eine einen hohen Bandabstand besitzende Kontaktschicht 250, vorzugsweise bestehend aus n+-Typ InGaAs, abgeschieden wird auf der Fensterschicht 249, die die Fensterschicht 217, 222 oder 227 der 2A bzw. 2B bzw. 2C je nach Fall repräsentiert. Darauffolgende Figuren werden die arg vereinfachte Querschnittsansicht dieser 3 verwenden, wobei zu verstehen ist, dass die Beschreibung der darauffolgenden Herstellung der Solarzelle auf irgendeines der dargestellten Ausführungsbeispiele der 2A, 2B oder 2C Bezug nehmen kann, oder auf irgendwelche zusätzlichen oder ähnlichen hier beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Zusätzlich zu der Kontaktschicht 250 erkennt der Fachmann, dass eine zusätzliche oder mehrere zusätzliche Schichten hinzugefügt oder weggelassen werden können bei der Zellenstruktur und zwar oben auf der Subzellenstruktur ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
4 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 3 nach der nächsten Folge von Verarbeitungsschritten in denen eine (nicht gezeigte) fotoresistente Schicht über der Halbleiterkontaktschicht 318 angeordnet oder platziert ist. Die fotoresistente Schicht ist lithographisch mit einer Maske bemustert, um die Stellen der Gitterlinien 501 zu bilden, wobei Teile der fotoresistenten Schicht wo die Gitterlinien zu bilden sind, entfernt werden und sodann eine Metallkontaktschicht 319 durch Verdampfung oder ein ähnliches Verfahren abgeschieden wird, und zwar über sowohl die fotoresistente Schicht als auch in die Öffnungen in der fotoresistenten Schicht, wo die Gitterlinien gebildet werden sollen. Der Fotoresistschichtteil der die Kontaktschicht 318 abdeckt, wird sodann abgehoben, um die fertigen Metallgitterlinien oder -leitungen 501 wie es in den Figuren gezeigt ist zurückzulassen. Die Gitterlinien oder -leitungen 501 sind vorzugsweise aufgebaut aus der Folge von Schichten Pd/Ge/Ti/Pd/Au, obwohl andere geeignete Sequenzen und Materialen verwendet werden könnten.
5 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 4 nach dem nächsten Verfahrensschritt in dem die Gitterlinien als eine Maske verwendet werden, um herab der Oberfläche der Fensterschicht 249 zu ätzen und zwar unter Verwendung einer Zitronensäure/Peroxid-Ätzmischung.
6A ist eine Draufsicht auf einen 100 mm (oder 4 Zoll) Wafer, in dem vier Solarzellen implementiert sind. Die Darstellung der vier Zellen geschieht lediglich zur Veranschaulichung und die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf irgendeine spezielle Zahl von Zellen pro Wafer.
In jeder Zelle sind Gitterlinien 501 (insbesondere im Querschnitt in 5 gezeigt), eine Zwischenverbindungs-Buslinie 502 und eine Kontaktfläche 503 vorhanden. Die Geometrie und Anzahl der Gitter- und Buslinien sowie der Kontaktflächen ist nur illustrativ zu verstehen und die vorliegende Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
6B ist eine Bodenansicht oder Ansicht von unten, und zwar des Wafers der 6A, wobei ein Umriss der Position der vier Solarzellen gezeigt ist.
6C ist eine Draufsicht auf einen 100 mm (oder 4 Zoll) Wafer in dem zwei Solarzellen implementiert sind. Obwohl verschiedene geometrische polygonale Formen verwendet werden können, um die Grenze der Solarzellen innerhalb des Wafers zu definieren, hat in der illustrierten geometrischen Konfiguration jede Solarzelle eine Fläche von 26,3 cm².
7 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 5 nach dem nächsten Verfahrensschritt in dem eine anti-reflektive (ARC) dielektrische Beschichtungsschicht über der gesamten Oberfläche der Oberseite des Wafers mit den Gitterlinien 501 angebracht wird oder ist.
8 ist eine Querschnittsansicht der Solarzelle der 7 nach dem nächsten Verfahrensschritt in einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in dem ein Abdeckglas 514 an der Oberseite der Zelle durch ein Klebemittel 513 befestigt wird. Das Abdeckglas 514 ist typischerweise ungefähr vier Tausendstel Zoll dick und deckt vorzugsweise den gesamten Kanal 510 ab und erstreckt sich über einen Teil der Mesa 516, aber erstreckt sich nicht bis zu dem Kanal 511. Obwohl die Verwendung eines Abdeckglases für viele Umweltbedingungsverhältnisse und Anwendungen erwünscht ist, ist es nicht für sämtliche Anwendungen notwendig und zusätzliche Schichten oder Strukturen können auch verwendet werden, um zusätzliche Stützung oder Halterung und Schutz gegenüber der Umwelt für die Solarzelle vorzusehen.
9 ist eine graphische Darstellung eines Dotierprofils der Emitter- und Basisschichten in einer oder mehreren Subzellen der Multijunction-Solarzelle der vorliegenden Erfindung. Die verschiedenen Dotierprofile innerhalb des Rahmens der Erfindung und die Vorteile solcher Dotierprofile sind im Einzelnen in der US Anmeldung Serien Nr. 11/956,069, eingereicht am 13. Dezember 2007 beschrieben, wobei diese Schrift hier durch Bezugnahme aufgenommen wird. Die Dotierprofile, die hier beschrieben sind, sind lediglich veranschaulichend zu verstehen, und andere kompliziertere Profile können auch verwendet werden, wie dies der Fachmann erkennt, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ferner ist klar, dass jedes der oben beschriebenen Elemente oder zwei oder mehrere zusammen brauchbare Anwendung finden könnten bei anderen Arten von Konstruktionen, die sich von den oben beschriebenen Konstruktionstypen unterscheiden.
Zudem gilt Folgendes: obwohl das dargestellte Ausführungsbeispiel mit oberen und unteren elektrischen Kontakten ausgebildet ist, können die Subzellen alternativ auch kontaktiert werden mittels Metallkontakten, die seitlich an den leitenden Halbleiterschichten zwischen den Subzellen angebracht sind. Solche Anordnungen können 3-Anschluss-, 4-Anschluss- und allgemein n-Anschluss-Vorrichtungen sein. Die Subzellen können miteinander in Schaltungen verbunden sein unter Verwendung dieser zusätzlichen Anschlüsse derart, dass der größte Teil der verfügbaren durch Licht erzeugten Stromdichte in jeder Subzelle effektiv verwendet werden kann, was zu einer hohen Effizienz der Multijunction-Zelle führt, und zwar trotz der Tatsache, dass die durch Licht erzeugten Stromdichten typischerweise in den verschiedensten Subzellen unterschiedlich sind.
Wie oben bemerkt, kann die Erfindung eine Anordnung von einer oder mehreren oder sämtlichen Homojunction-Zellen oder Subzellen vorsehen, d. h. einer Zelle oder Subzelle in der der p-n-Übergang (p-n junction) gebildet ist zwischen einem p-Typ-Halbleiter und einem n-Typ-Halbleiter, wobei beide die gleiche chemische Zusammensetzung und den gleichen Bandabstand besitzen, und nur hinsichtlich der Dotierarten und Typen unterschiedlich sind. Eine Subzelle mit p-Typ und n-Typ InGaP ist ein Beispiel einer Homojunction-Subzelle. Alternativ, wie dies insbesondere in dem US Patent 7,071,407 beschrieben ist, kann die Erfindung eine oder mehrere oder sämtliche Heterojunction-Zellen oder Subzellen verwenden, d. h. eine Zelle oder Subzelle in der der p-n-Übergang gebildet wird zwischen einem p-Typ-Halbleiter und einem n-Typ-Halbleiter mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen des Halbleitermaterials in den n-Typ-Zonen und/oder unterschiedlichen Bandabstandsenergien in den p-Typ-Zonen, und zwar zusätzlich zur Verwendung von unterschiedlichen Dotiermittelarten und Typen in den p-Typ- und n-Typ-Zonen, die den p-n-Übergang bilden.
In einigen Zellen kann eine sogenannte ”intrinsische Schicht” (intrinsic layer) platziert werden zwischen der Emitterschicht und der Basisschicht, und zwar mit der gleichen oder unterschiedlichen Zusammensetzung von entweder der Emitter- oder Basisschicht. Die intrinsische Schicht kann die Funktion besitzen Minoritätsträger-Rekombination in der Raumladungszone zu unterdrücken. Ähnlich gilt Folgendes: entweder die Basisschicht oder die Emitterschicht können auch intrinsisch oder nicht-beabsichtigt-dotiert (”NID” = not-intentionally-doped) über einen Teil oder der Gesamtdicke ausgebildet sein. Einige solcher Konfigurationen sind insbesondere in der anhängigen US Patentanmeldung Serien Nr. 12/253,051, eingereicht am 16. Oktober 2008 beschrieben.
Die Zusammensetzung der Fenster- oder BSF-Schichten kann andere Halbleiterverbindungen verwenden, und zwar abhängig von den Gitterkonstanten- und Bandabstands-Erfordernissen und die folgenden Zusammensetzungen können vorgesehen sein: AlInP, AlAs, AlP, AlGaInP, AlGaAsP, AlGaInAs, AlGaInPAs, GaInP, GaInAs, GaInPAs, AlGaAs, AlInAs, AlInPAs, GaAsSb, AlAsSb, GaAlAsSb, AlInSb, GaInSb, AlGaInSb, AlN, GaN, InN, GaInN, GaInNAs, AlGaInNAs, ZnSSe, CdSSe und ähnliche Materialien wobei diese auch in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7071407 [0077]

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wobei folgendes vorgesehen ist: Vorsehen eines Germaniumhalbleiter-Wachstumssubstrats; Abscheiden auf dem Halbleiter-Wachstumssubstrat eine Folge von Schichten aus Halbleitermaterial zur Bildung einer Solarzelle, einschließlich einer Subzelle aufgebaut aus einer Gruppe-IV/III-V Hybridlegierung.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe-IV/III-V Hybridlegierung GeSiSn ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die GeSiSn-Subzelle einen Bandabstand im Bereich von 0,8 eV bis 1,2 eV besitzt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei ferner eine Subzelle vorgesehen ist, aufgebaut aus Germanium abgeschieden zwischen der GeSiSn-Subzelle und dem Germaniumsubstrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Folge von Schichten folgendes aufweist: Eine erste GeSiSn-Subzelle mit einem Bandabstand im Bereich von 0,91 eV bis 0,95 eV und eine zweite GeSiSn-Subzelle mit einem Bandabstand im Bereich von 1,13 eV bis 1,24 eV.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abscheidens einer Folge von Schichten aus Halbleitermaterial folgendes aufweist: Bilden oder Formen einer ersten solaren Solarsubzelle auf dem erwähnten Substrat aufgebaut aus GeSiSn und einem ersten Bandabstand; Formen oder Bilden einer zweiten Solarsubzelle über der ersten Subzelle, und zwar aufgebaut aus InGaAs mit einem zweiten Bandabstand größer als dem ersten Bandabstand und Formen einer dritten Solarsubzelle aufgebaut aus GaInP über der zweiten Solarsubzelle mit einem dritten Bandabstand größer als der zweite Bandabstand.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abscheidens einer Folge von Schichten aus Halbleitermaterial folgendes aufweist: Formen einer ersten Solarsubzelle auf dem Substrat, und zwar aufgebaut aus Ge und mit einem ersten Bandabstand; Formen einer zweiten Solarsubzelle über der ersten Subzelle aufgebaut aus GeSiSn mit einem zweiten Bandabstand, der größer ist als der erste Bandabstand; und Formen einer dritten Solarsubzelle aufgebaut aus InGaAs über der zweiten Solarsubzelle mit einem dritten Bandabstand größer als dem zweiten Bandabstand und Formen einer vierten Solarsubzelle aufgebaut aus GaInP mit einem vierten Bandabstand, der größer ist als der dritte Bandabstand und mit Gitteranpassung mit der dritten Solarsubzelle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Abscheidens eine Folge von Schichten aus Halbleitermaterial folgendes aufweist: Formen einer ersten Solarsubzelle auf dem Substrat aufgebaut aus Ge mit einem ersten Bandabstand; Formen einer zweiten Solarsubzelle über der ersten Subzelle aufgebaut aus GeSiSn mit einem zweiten Bandabstand größer als der erste Bandabstand und Formen einer dritten Solarsubzelle aufgebaut aus GeSiSn über der zweiten Solarsubzelle mit einem dritten Bandabstand größer als der zweite Bandabstand; und Formen einer vierten Solarsubzelle aufgebaut aus InGaAs mit einem vierten Bandabstand größer als der dritte Bandabstand und gitterangepasst an die dritte Solarsubzelle; und Formen einer fünften Solarsubzelle aufgebaut aus GaInP mit einem fünften Bandabstand, der größer ist als der vierte Bandabstand und gitterangepasst an die vierte Solarsubzelle.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei einige der Schichten mit metallorganischen chemischen Dampfabscheidungsprozessen bei einer Temperatur von ungefähr 700°C abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der thermische Ausdehnungkoeffizient zwischen dem Wachstumssubstrat und den Schichten aus Halbleitermaterial in geeigneter Weise angepasst ist, um Rissbildung zu vermeiden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei ferner folgendes vorgesehen ist. Ausbildung oder Formung einer Tunneldiode aus GeSiSn zwischen der ersten Subzelle aufgebaut aus Ge und der zweiten Subzelle aufgebaut aus GeSiSn.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Abscheiden einer BSF-Schicht aufgebaut aus GeSiSn über dem Wachstumssubstrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gruppe-IV/III-V Hybridlegierung abgeschieden wird durch chemische Dampfabscheidung bei einer Temperatur von ungefähr 300°C.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Abscheiden einer Ge-Pufferschicht über dem Germaniumwachstumssubstrat.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Formen einer GeSiSin BSF-Schicht und einer GeSiSn-Fensterschicht benachbart zu der Germaniumsubzelle.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Germaniumsubzelle einen Bandabstand von annähernd 0,73 eV besitzt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Grenzschicht bzw. junction gebildet ist in der Gruppe-IV/III-V Hybridlegierung zur Bildung einer fotovoltaischen Subzelle durch die Diffusion von As und/oder P in die Hybridlegierungsschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner folgendes vorgesehen ist: Formen von Fenster- und BSF-Schichten aufgebaut aus der IV/III-V Hybridlegierungsgruppe benachbart zur Subzelle aufgebaut aus der IV/III-V Hybridlegierungsgruppe.
Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wobei folgendes vorgesehen ist: Vorsehen eines Halbleiterwachstumssubstrats; und Abscheiden auf dem Halbleiterwachstumssubstrat einer Folge von Schichten aus Halbleitermaterial, die eine Solarzelle bilden, und zwar mit mindestens einer Schicht bestehend auf GeSiSn und einer Schicht aufgewachsen über der GeSiSn-Schicht aufgebaut aus Ge.
Multijunctionsolarzelle, die folgendes aufweist: eine erste Solarsubzelle aufgebaut aus GeSiSn und mit einem ersten Bandabstand; eine zweite Solarsubzelle aufgebaut aus GaAs, InGaAsP oder InGaP, und zwar angeordnet über der ersten Solarsubzelle mit einem zweiten Bandabstand der größer ist als der erste Bandabstand mit Gitteranpassung zu der ersten Solarsubzelle; und eine dritte Solarsubzelle aufgebaut aus GaInP und angeordnet über der zweiten Solarsubzelle mit einem dritten Bandabstand, der größer ist als der zweite Bandabstand und gitterangepasst bezüglich der zweiten Subzelle.