DE102012025774B3

DE102012025774B3 - Verfahren zur Herstellung von Photovoltaikelementen mit Gruppe-III/V-Halbleitern

Info

Publication number: DE102012025774B3
Application number: DE102012025774.0A
Authority: DE
Inventors: Stephen W. Bedell; Bahman Hekmatshoartabari; Devendra K. Sadana; Davood Shahrjerdi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-12
Publication date: 2022-04-07
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: US9666742B2; US9246032B2; DE102012212184A1; US20150047704A1; DE102012025773B3; US8871620B2; US20160118525A1; US20130025653A1; DE102012212184B4

Abstract

Verfahren, das Folgendes umfasst:Erzeugen einer dotierten Gruppe-III/V-Substratschicht;Bilden einer intrinsischen hydrierten epitaxialen Halbleiterschicht auf der Substratschicht, die SixGe1-xumfasst, wobei x zwischen 0 und 1 liegt, durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur von weniger als 400 °C;Bilden einer intrinsischen amorphen Halbleiterschicht, die Six'Ge1-x':H umfasst, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt, auf der intrinsischen epitaxialen Halbleiterschicht, undBilden einer Emitterschicht auf der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Physik und insbesondere Strukturen von Solarzellen, die Gruppe-III/V-Absorbermaterialien umfassen.
Hintergrund der Erfindung
Gruppe III/V-Halbleiter mit direkter Bandlücke wie beispielsweise Galliumarsenid gelten aufgrund ihrer starken Absorption als attraktive Anwärter für die Herstellung leistungsfähiger Solarzellen. Leistungsfähige Gruppe-III/V-Solarzellen können durch epitaxiales Wachstum der Strukturen unter Verwendung verschiedener Techniken wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung metallorganischer Verbindungen und durch Molekularstrahlepitaxie hergestellt werden, die sich jedoch aufgrund hoher Kosten für viele terrestrische Anwendungen als zu teuer erweisen. Es sind alternative Lösungsansätze wie beispielsweise die Bildung von ITO-Schottky-Kontakten und die Zinkdiffusion vorgeschlagen worden. Solche Lösungsansätze bieten jedoch aufgrund des Fehlens einer ausreichenden Oberflächenpassivierung keine Grundlage für die Herstellung leistungsfähiger Zellen.
Venkatasubramanian, R., et al. [Heteroepitaxy and characterization of Ge-rich SiGe alloys on GaAs. In: J. Appl. Phys., Vol. 65, 1991, No. 9, 8164 - 8167.] beschreibt ein Verfahren, das das Erzeugen einer dotierten Gruppe-III/V-Substratschicht sowie das Bilden einer intrinsischen epitaxialen Halbleiterschicht auf der Substratschicht beinhaltet, wobei die Substratschicht ein Si_xGe_1-x mit x zwischen 0 und 1 umfasst.
Kruangam D., et al. [Amorphous photocoupler consisting of a-SiC:H thin film light emitting diode and a-SiGe:H thin film photodiode. In: Journal of Non-Crystalline Solids, 266-269, 2000, 2, 1241-1246] beschreibt ein Verfahren, das das Bilden einer intrinsischen amorphen Halbleiterschicht, die Si_x'Ge_1-x':H umfasst, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt sowie das Bilden einer Emitterschicht auf der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht umfasst.
Kurzdarstellung der Erfindung
Der hierin gebrauchte Ausdruck, eine Aktion zu „ermöglichen“, beinhaltet das Ausführen der Aktion, das Erleichtern der Aktion, das Unterstützen beim Ausführen der Aktion oder das Auslösen der Ausführung der Aktion. Somit können auf einem Prozessor ausgeführte Anweisungen zum Beispiel, jedoch im Sinne einer nicht abschließenden Aufzählung, eine Aktion ermöglichen, die durch auf einem entfernt angeordneten Prozessor ausgeführte Anweisungen ausgeführt wird, indem geeignete Daten oder Befehle zum Auslösen oder Veranlassen der auszuführenden Aktion gesendet werden. Um Missverständnisse auszuschließen, gilt eine Aktion dennoch als durch eine handelnde Person oder eine Kombination von Personen ausgeführt, wenn die Aktion durch die Person nicht selbst ausgeführt, sondern ermöglicht wird.
Techniken der vorliegenden Erfindung können wesentliche vorteilhafte technische Ergebnisse liefern, darunter Verfahren zum Herstellen leistungsfähiger Solarzellen, die besonders für den Einsatz in Solarpaneelen geeignet sind. Die dadurch gebildeten Strukturen können jedoch auch für netzunabhängige elektronische Schaltungen und Sensoren verwendet werden, die mit Solarstrom betrieben werden. Eine oder mehrere Ausführungsformen können einen oder mehrere der folgenden Vorteile bieten:

• Verbesserung der Leerlaufspannung (V_oc)
• Verbesserung der Kurzschlussstromdichte (J_sc)
• Verbesserung des Wirkungsgrades der Solarzelle (η)
• Verbesserung des Füllfaktors (FF)

Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren, das Folgendes umfasst:

Erzeugen einer dotierten Gruppe-III/V-Substratschicht;
Bilden einer intrinsischen hydrierten epitaxialen Halbleiterschicht auf der Substratschicht, die SixGe1-x umfasst, wobei x zwischen 0 und 1 liegt, durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur von weniger als 400 °C;
Bilden einer intrinsischen amorphen Halbleiterschicht, die Six'Ge1-x':H umfasst, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt, auf der intrinsischen epitaxialen Halbleiterschicht, und
Bilden einer Emitterschicht auf der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Substratschicht GaAs.
Diese sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung anschaulicher Ausführungsformen deutlich, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen werden sollte.
Figurenliste

1 enthält eine Tabelle als erläuterndes Beispiel, die drei beispielhafte Solarzellenstrukturen mit einem Heteroübergang beschreibt;
2 enthält ein Diagramm als erläuterndes Beispiel, das verschiedene Eigenschaften der in 1 gezeigten beispielhaften Strukturen veranschaulicht;
3 zeigt eine Querschnittsansicht als erläuterndes Beispiel einer der in 1 gezeigten beispielhaften Strukturen unter Verwendung eines Transmissions-Elektronenmikroskops (TEM);
4 ist eine beispielhafte, schematische Darstellung einer Solarzellenstruktur, die eine intrinsische amorphe Halbleiterschicht auf einer Gruppe-III/V-Substratschicht beinhaltet; und
5 ist eine schematische Darstellung einer Solarzellenstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Solarzellenstrukturen mit Gruppe-III/V-Heteroübergang auf der Grundlage von a-Si:H/Gruppe-III/V-Heterostrukturen weisen einen Weg zu einer preiswerten leistungsfähigen PV(Photovoltaik)-Technologie, wenn diese in Verbindung mit einer Schichtübertragungstechnik umgesetzt wird. Durch die Verwendung von a-Si:H als intrinsische Schicht (i-a:Si:H) kann die Oberflächenpassivierung von GaAs deutlich verbessert werden. In der US-Patentanmeldung 2010/0307572 mit dem Titel „Heterojunction III-V Photovoltaic Cell Fabrication“ werden Techniken zur Bildung von Gruppe-III/V-Photovoltaikzellen mit einem und zwei Heteroübergängen beschrieben.
4 zeigt eine beispielhafte Solarzellenstruktur 10, die unter Verwendung der in der US-Patentanmeldung 2010/0307572 beschriebenen Techniken hergestellt werden kann. Die Struktur 10 beinhaltet eine Substratschicht 12, die ein dotiertes Gruppe-III/V-Substrat umfasst, welche n-leitend oder p-leitend sein kann. Auf intrinsischen amorphen Siliciumschichten 16 oberhalb der Substratschicht 12 werden dotierte amorphe Siliciumschichten 18, 18' gebildet. Die amorphen Siliciumschichten 18, 18' können von einem Leitungstyp sein, der gleich dem Leitungstyp der Substratschicht oder diesem entgegengesetzt sein kann. Wenn der Leitungstyp einer amorphen Siliciumschicht dem der Substratschicht entgegengesetzt ist, dient die amorphe Siliciumschicht als Emitter. Bei der in 4 gezeigten Struktur weist eine der amorphen Siliciumschichten 18' denselben Leitungstyp wie die Substratschicht auf, während die andere amorphe Siliciumschicht vom entgegengesetzten Leitungstyp ist. Auf den amorphen Siliciumschichten 18 sind transparente Schichten 20 wie beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid (transparent conduction oxide, TCO) gebildet. Auf den transparenten Schichten können metallische Vorderseitenkontakte gebildet sein, die (nicht gezeigte) Fingerkontakte und Busstreifen beinhalten. Obwohl die i-a:Si:H-Schichten 16 die Oberflächenpassivierung der GaAs-Substratschicht verbessert, führt die relativ hohe Oberflächendichte der Haftstellen an dem Heteroübergang i-a:Si:H/GaAs zu einem sehr hohen Dunkelstrom, der die Leerlaufspannung verringert.
1 zeigt eine Tabelle für drei beispielhafte Strukturen, von denen eine der in 4 gezeigten insofern ähnlich ist, als eine intrinsische amorphe Halbleiterschicht an eine Gruppe-III/V-Substratschicht angrenzt und oberhalb der intrinsischen Halbleiterschicht eine dotierte hydrierte amorphe Halbleiterschicht gebildet ist. Die intrinsische Halbleiterschicht dieser „Probe 1“ oder „Referenzstruktur“ weist ein relativ niedriges Wasserstoffverdünnungsverhältnis (hydrogen dilution, HD) auf, was zu einer amorphen Struktur führt. Die Struktur beinhaltet ein InGaP-Rückseitenfeld (back surface field, BSF). Für die Schichten der „Referenzstruktur“ von 1 werden bestimmte Dicken gewählt, um einen Leistungsvergleich mit den beiden anderen Strukturen zu ermöglichen, deren entsprechende Schichten jeweils gleich dick sind. Dem Fachmann ist es einsichtig, dass für die Schichten andere Dicken gewählt werden können.
Die in 1 als „Neue Struktur 1“ und „Neue Struktur 2“ bezeichneten Strukturen stellen Beispiele für Strukturen mit einem Heteroübergang dar, die bereitgestellt werden können. Es dürfte jedoch auch klar sein, dass die Grundgedanken der Erfindung auch auf Solarzellenstrukturen mit zwei Heteroübergängen angewendet werden können. Beide Strukturen beinhalten intrinsische Halbleiterschichten, die an eine GaAs-Absorberschicht angrenzen. Diese intrinsischen Halbleiterschichten sind epitaxialer Herkunft und wurden mit relativ hohen Wasserstoffverdünnungsverhältnissen bei Temperaturen unterhalb 200 °C unter Verwendung der plasmagestützten chemischen Gasphasenabscheidung (plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) erzeugt. Die Neue Struktur 2 beinhaltet ferner eine amorphe intrinsische Halbleiterschicht mit einem relativ niedrigen Wasserstoffverdünnungsverhältnis, die auf der epitaxialen Schicht liegt. Die Änderungen der Wasserstoffverdünnungsverhältnisse in der epitaxialen und der amorphen i-Si:H-Schicht werden durch Änderung des Wasserstoffgasstroms erreicht, während die Strömungsgeschwindigkeit der Silicium-Ausgangssubstanz (bei dieser anschaulichen Ausführungsform Silan (SiH₄)) konstant gehalten wird. Das epitaxiale Wachstum von Si mit einem Gehalt an Kohlenstoff, Germanium oder anderen Elementen bei niedrigen Temperaturen wird in der US-Patentanmeldung 13/032 866 mit dem Titel „LOW-TEMPERATURE SELECTIVE EPITAXIAL GROWTH OF SILICON FOR DEVICE INTEGRATION“, eingereicht am 23. Februar 2011, näher erläutert.
2 stellt beispielsweise verschiedene Leistungsparameter für die drei in 1 beschriebenen Strukturen dar. Das Diagramm zeigt die Kurzschlussstromdichte als Funktion der Spannung. Die Leerlaufspannung, die Kurzschlussstromdichte, der Füllfaktor und der Wirkungsgrad der drei Strukturen sind als Diagramm dargestellt. Während V_oc für die Probe 1 (die „Referenzstruktur“) größer als bei den Proben 2 und 3 ist, sind die Kurzschlussstromdichte, der Füllfaktor und der Wirkungsgrad der Proben 2 und 3 größer als bei Probe 1.
3 zeigt als erläuterndes Beispiel eine TEM-Aufnahme der Probe 2 (Neue Struktur 1). In dieser Figur sind die p-leitende GaAs-Absorberschicht, die epitaxiale intrinsische Halbleiterschicht, die Emitterschicht (n⁺-leitendes a-Si:H) und eine aus ZnO:Al bestehende TCO-Schicht dargestellt. Das BSF ist in diesem Bild nicht dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die epitaxiale hydrierte intrinsische Siliciumschicht bei einer Temperatur von 150 °C aufgebracht worden.
Es dürfte klar sein, dass die Gruppe-III/V-Absorberschicht der Neuen Struktur 1 oder der Neuen Struktur 2 aus In_xGa_1-xAs bestehen kann, wobei x im Bereich von 0 bis 0,53 liegt. Für den verwendeten Rückseitenkontakt können herkömmliche Rückseitenfelder gewählt werden, die dem Fachmann bestens bekannt sind.
5 zeigt eine Solarzellenstruktur 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bestimmte Schichten der Struktur 50, die auch in der in 4 gezeigten Solarzellenstruktur 10 vorkommen, werden mit denselben Bezugsnummern bezeichnet. Die Solarzellenstruktur 50 enthält eine dotierte Gruppe-III/V-Substratschicht 12 wie beispielsweise GaAs oder In_xGa_1-xAs, wobei x im Bereich von 0 bis 0,53 liegen kann. Als Absorbermaterial, welches die Substratschicht umfasst, kann In_yGa_1-yP dienen, wobei y im Bereich von 0,4 bis 1 liegt. Der Dotierungsgrad der Substratschicht beträgt 10¹⁴ bis 10¹⁸/cm³. Die aus epitaxialem Si_xGe_1-x bestehenden intrinsischen Halbleiterschichten 52 grenzen an die Substratschicht an. Diese Schichten 52 enthalten Wasserstoff, wenn sie mittels PECVD aufgebracht werden. Der Wert von x kann für diese Schichten 52 zwischen 0 und 1, vorzugsweise zwischen 0 und 0,5, liegen. Die Abscheidungstemperatur dieser epitaxialen Schichten 52 liegt bei Anwendung des PECVD-Verfahrens zwischen 150 °C und 400 °C. Die bevorzugte Dicke der Epitaxieschichten liegt zwischen 3 nm und 15 nm. Epitaxiale SiGe-Schichten 52 mit einem Ge-Gehalt von weniger 35 % können mittels herkömmlicher CVD-Verfahren bei Temperaturen von mehr als 600 °C aufgebracht werden. Bei Abscheidung mittels CVD-Verfahren enthalten die Schichten 52 keinen Wasserstoff. Das Wachstum der Epitaxieschichten mittels PECVD bei niedrigen Temperaturen ist bevorzugt, damit die Gruppe-III/V-Solarzellen mit Heteroübergang bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden können, was für Anwendungen wie beispielsweise flexible Solarzellen besonders wichtig ist.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform grenzen an die intrinsischen epitaxialen Si_xGe_1-x-Schichten intrinsische hydrierte amorphe Halbleiterschichten 54 an, die aus Si_x'·Ge_1-x':H bestehen, wobei x' zwischen 0 und 1, vorzugsweise zwischen 0 und 0,5, liegt. Diese Schichten können unter Einbeziehung geeigneter Quellenmaterialien mittels PECVD oder durch chemische Heißdrahtabscheidung aus der Gasphase abgeschieden werden. Bei einer Ausführungsform werden die intrinsischen hydrierten amorphen Halbleiterschichten 54 in einer Arbeitskammer abgeschieden, die eine gasförmige Halbleiterverbindung als Ausgangssubstanz und ein Trägergas wie beispielsweise Wasserstoff enthält. Die Wasserstoffatome innerhalb des Trägergases werden in das abgeschiedene Material eingebaut und bilden so den intrinsischen Halbleiter, der das Material der intrinsischen Halbleiterschicht enthält. Der Germaniumgehalt der hydrierten amorphen SiGe-Schichten 54 kann von dem der Epitaxieschichten 52 verschieden sein. Zusammen mit dem Germanium oder an seiner Stelle können Kohlenstoffatome in die amorphen Halbleiterschichten eingebaut werden. Der Gehalt an Germanium und Kohlenstoff kann abgestuft sein. Die einzelnen amorphen Halbleiterschichten können jeweils aus Mehrschichtstrukturen mit unterschiedlicher Zusammensetzung bestehen. Wenn in der oben angegebenen Formel Kohlenstoff anstelle von Germanium verwendet würde, läge der Wert von x' zwischen 0 und 0,6 und vorzugsweise zwischen 0 und 0,3.
Eine dotierte hydrierte amorphe Emitterschicht 56 grenzt an eine der beiden amorphen Halbleiterschichten an. Deren Leitungstyp ist dem der Substratschicht 12 entgegengesetzt. Diese Schicht 56 besteht aus a-Si_yGe_1-y:H, wobei y zwischen 0 und 1 und vorzugsweise zwischen 0 und 0,5 liegt. An die andere der beiden intrinsischen hydrierten amorphen Halbleiterschichten 54 grenzt eine Rückseitenfeldschicht 56' an. Deren Leitungstyp stimmt mit dem Leitungstyp der Substratschicht 12 überein. Diese Schicht besteht aus a-Si_zGe_1-z:H, wobei z zwischen 0 und 1 und vorzugsweise zwischen 0 und 0,5 liegt.
An die Emitterschicht 56 und die Rückseitenfeldschicht 56' grenzen transparente leitende Schichten 20 an. Die transparenten Schichten bestehen aus einem leitenden Material, das in dem Bereich der elektromagnetischen Strahlung transparent ist, in dem die Elektronen und Löcher innerhalb der Solarzellenstruktur 50 gebildet werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 5 kann die transparente leitende Schicht 20 TCO wie beispielsweise Indium-/Zinnoxid (ITO), Zinnoxid (SnO), mit Fluor dotiertes Zinnoxid (SnO₂:F) oder mit Aluminium dotiertes Zinkoxid (ZnO:Al) umfassen. Alternativ können zur Bildung dieser transparenten leitenden Schicht 20 transparente leitende Dünnschichten wie beispielsweise Dünnschichten auf der Grundlage von Kohlenstoffnanoröhrchen und Dünnschichten auf der Grundlage von Graphen verwendet werden. Diese Beispiele sind nicht als Einschränkung, sondern nur als Beispiel anzusehen. Die Dicke kann je nach Art des transparenten leitenden Materials und der zur Bildung dieser Schicht verwendeten Technik variieren. Üblicherweise und bei einer beispielhaften Ausführungsform liegt die Dicke der transparenten leitenden Schicht 20 zwischen 20 nm und 500 nm.
Alternativ können auch andere Dicken gewählt werden, darunter solche kleiner als 20 nm und/oder größer als 500 nm. Die bevorzugte Dicke der transparenten leitenden Schicht zur Verringerung der Reflexion der Si-Oberfläche liegt für eine TCO-Schicht im Bereich von 70 nm bis 110 nm. Die Dicke von Nanoröhrchen- und Graphenschichten kann im Bereich von 2 nm bis 50 nm liegen. Die transparente leitende Schicht wird üblicherweise unter Verwendung eines Abscheidungsprozesses wie beispielsweise durch Sputtern oder CVD gebildet. Als Beispiele von CVD-Prozessen, die für eine Anzahl verschiedener Schichttypen geeignet sind, kommen APCVD, LPCVD, PECVD, MOCVD und deren Kombinationen infrage. Außerdem kommen als Techniken zur Bildung der transparenten leitenden Schicht 20 auch HF- und Gleichstrom-Magnetronsputtern infrage.
Die hydrierten amorphen SiGe-Schichten 56, 56' können aus gasförmigen Ausgangssubstanzen wie beispielsweise SiH₄, SiF₄ oder H₂SiCl₂ (Dichlorsilan, DCS) gebildet werden. German ist eine bekannte Ausgangssubstanz zur Bildung von germaniumhaltigen Schichten. Die Schichten können „in situ“ durch Zugabe eines Dotandengases dotiert werden, das Dotandenatome in dem Gasgemisch enthält. Die Dotandenatome werden in das abgeschiedene Material eingebaut und bilden so den hydrierten dotierten Halbleiter. Beispiele von Dotandengasen, die p-leitende Dotandenatome enthalten, sind B₂H₆ und B(CH₃)₃ (Tetramethylboran, TMB). Als Beispiele eines n-leitenden Dotandengases kommen AsH₃ und PH₃ infrage. Die Konzentration der n-leitenden Dotanden in bestimmten Schichten der Struktur 50 liegen im Bereich von 10¹⁶ Atome/cm³ bis 10²¹ Atome/cm³, wobei der Bereich von 10¹⁸ bis 10²⁰ Atome/cm³ gebräuchlich ist. Der Wirkungsgrad der Dotierung (das Verhältnis aktivierter Dotandenatome zur Gesamtzahl der Dotandenatome) beträgt üblicherweise 0,1 % bis 20 %, obwohl für die Dotierung auch höhere und niedrigere Wirkungsgrade möglich sind. Der Wirkungsgrad der Dotierung nimmt im Allgemeinen bei höherer Konzentration der Dotandenatome ab. Bei den p-leitenden Dotanden liegt die Konzentration normalerweise ebenso im Bereich von 10¹⁶ bis 10²¹ Atome/cm³, wobei der Bereich von 10¹⁸ bis 10²⁰ Atome/cm³ gebräuchlich ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform dient die Schicht 56 oberhalb der Substratschicht 12 als Emitter und die Schicht 56' unterhalb der Substratschicht als Rückseitenfeld BSF.
Zur Bildung zumindest eines Teils der in 5 gezeigten Solarzellenstruktur kann ein weiteres beispielhaftes Verfahren gemäß der Erfindung angewendet werden. Das beispielhafte Verfahren beinhaltet das Erzeugen einer dotierten Gruppe-III/V-Substratschicht und das Bilden einer intrinsischen hydrierten epitaxialen Halbleiterschicht, die Si_xGe_1-x umfasst, wobei x zwischen 0 und 1 liegt, auf der Substratschicht durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur von weniger als 400 °C. Auf der intrinsischen epitaxialen Halbleiterschicht wird eine intrinsische amorphe Halbleiterschicht gebildet, die Si_x'Ge_1-x':H umfasst, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt, und auf der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht wird eine Emitterschicht gebildet. Gemäß der obigen Erörterung kann das Verfahren ferner das Bilden einer transparenten leitenden Schicht auf der Emitterschicht beinhalten. Je nachdem, ob eine Solarzellenstruktur mit einem oder zwei Heteroübergängen gewünscht wird, kann das Verfahren weitere Schritte beinhalten.
Beispielhaft wird eine Solarzellenstruktur bereitgestellt, die eine dotierte Gruppe-III/V-Absorberschicht wie die unter Bezug auf 1 beschriebene GaAs-Absorberschicht umfasst. Die Absorberschicht grenzt, wie oben unter Bezug auf die Neuen Strukturen 1 und 2 von 1 beschrieben, an eine epitaxiale intrinsische Halbleiterschicht an, die hydriertes Silicium umfasst. Oberhalb der epitaxialen intrinsischen Halbleiterschicht befindet sich eine Emitterschicht, und oberhalb der Emitterschicht befindet sich gemäß 3 eine transparente leitende Schicht.
Eine weitere beispielhafte bereitgestellte Solarzellenstruktur umfasst eine dotierte Gruppe-III/V-Substratschicht und eine intrinsische hydrierte epitaxiale Halbleiterschicht, die Si_xGe_1-x umfasst, wobei x zwischen 0 und 1 liegt und wobei die intrinsische hydrierte epitaxiale Halbleiterschicht an die Substratschicht angrenzt.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Struktur 50 mit einer solchen Substratschicht 12 und einer epitaxialen Schicht 52. An die intrinsische hydrierte epitaxiale Halbleiterschicht grenzt eine intrinsische amorphe Halbleiterschicht an, die aus Si_x'Ge_1-x':H besteht, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt. Die Schicht 54 in der in 5 gezeigten Struktur ist für eine solche Schicht exemplarisch. Oberhalb der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht ist eine dotierte amorphe Emitterschicht angeordnet, die aus Si_yGe_1-y:H besteht, wobei y zwischen 0 und 1 liegt, und oberhalb der dotierten amorphen Emitterschicht ist eine transparente leitende Schicht angeordnet. Die Schichten 56 und 20 in 5 veranschaulichen jeweils entsprechende Strukturen. Eine Struktur, welche die oben genannten Schichten beinhaltet, kann in eine Solarzellenstruktur sowohl mit einer als auch mit zwei Heteroübergängen einbezogen werden.

Claims

Verfahren, das Folgendes umfasst: Erzeugen einer dotierten Gruppe-III/V-Substratschicht; Bilden einer intrinsischen hydrierten epitaxialen Halbleiterschicht auf der Substratschicht, die Si_xGe_1-x umfasst, wobei x zwischen 0 und 1 liegt, durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung bei einer Temperatur von weniger als 400 °C; Bilden einer intrinsischen amorphen Halbleiterschicht, die Si_x'Ge_1-x':H umfasst, wobei x' zwischen 0 und 1 liegt, auf der intrinsischen epitaxialen Halbleiterschicht, und Bilden einer Emitterschicht auf der intrinsischen amorphen Halbleiterschicht.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bilden einer transparenten leitenden Schicht auf der Emitterschicht beinhaltet.