DE112007000266T5 - Solarzelle und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, aufweisend die folgenden Schritte:
einen Untere-Elektrodenschicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine untere Elektrodenschicht auf einer Seite einer oberen Fläche eines Substrats ausgebildet wird;
einen ersten Ritzschritt, bei dem die untere Elektrodenschicht unterteilt wird;
einen Lichtabsorbierende-Schicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine lichtabsorbierende Schicht auf der geritzten, unteren Elektrodenschicht ausgebildet wird;
einen zweiten Ritzschritt, bei dem die lichtabsorbierende Schicht durch einen Laser oder eine Metallnadel unterteilt wird;
einen Laser-Anlassschritt, bei dem bei Laserstrahlung ein Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht, die durch den zweiten Ritzschritt unterteilt wurde, beinhaltet ist;
einen Schritt des Ausbilden einer oberen Elektrode und eines Kontaktelektrodenbereichs bei dem ein transparenter Leiter auf die unterteilten lichtabsorbierenden Schichten und die untere Elektrode, die dazwischen freiliegt, aufgeschichtet wird; und
einen dritten Ritzschritt, bei dem die obere Elektrode unterteilt wird.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle mit einem inneren Reihenverbindungsaufbau und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Stand der Technik
  • Eine Solarzelle zur Lichtaufnahme und Konvertierung des Lichts in elektrische Energie wird in eine Bulk-Gruppe und eine Dünnschicht-Gruppe anhand einer Dicke eines Halbleiters klassifiziert. Darunter ist die Dünnschicht-Gruppe eine Solarzelle mit einer Dicke einer Halbleiterschicht von einigen Dekaden μm bis einige μm oder kleiner und wird unterteilt in eine Si-Dünnschichtgruppe und eine Verbindungsdünnschichtgruppe. Es gibt Arten einer II-VI-Gruppe-Verbindungsgruppe, einer Chalkopyrit-Gruppe und Ähnliche in der Verbindungsdünnschicht-Gruppe und eine Anzahl davon wird kommerzialisiert.
  • Darunter wird eine Solarzelle der Chalkopyrit-Art, die zur Chalkopyrit-Gruppe gehört auch anders als CIGS-(Cu(InGa)Se)-Gruppe-Dünnschichtsolarzelle oder als CIGS-Solarzelle oder I-III-VI Gruppe in Hinblick auf die verwendete Substanz bezeichnet. Die Chalkopyrit-Solarzelle ist eine Solarzelle, bei der eine lichtabsorbierende Schicht durch eine Chalkopyritverbindung gebildet wird, und ist durch einen hohen Wirkungsgrad, ohne optische Verschlechterung (Alterungsänderung), einen exzellenten Strahlungswiderstand, das Aufweisen eines breiten lichtabsorbierenden Wellenlängenbereichs, das Aufweisen eines hohen Lichtabsorptionskoeffizienten und Ähnliches gekennzeichnet, und derzeit werden Untersuchung betreffend die Massenproduktion durchgeführt.
  • 1 zeigt einen Schnittaufbau einer allgemeinen Solarzelle mit einem inneren Reihenverbindungsaufbau, wobei eine Solarzelle der Chalkopyrit-Art als Beispiel genommen wird.
  • Wie in 1 gezeigt, wird eine Solarzelle der Chalkopyrit-Art durch eine untere Elektrodenschicht (Mo-Elektrodenschicht), die auf einem Substrat aus Glas oder Ähnlichem ausgebildet ist, eine lichtabsorbierende Schicht (CIGS-Lichtabsorptionsschicht) die Kupfer, Indium, Gallium, Selen beinhaltet, eine Pufferdünnschicht mit hohem Widerstand, die aus InS, ZnS, CdS oder Ähnlichem auf der lichtabsorbierenden Dünnschicht ausgebildet ist, und eine obere Elektrodendünnschicht (TCO), die durch ZnOAl oder Ähnlichem gebildet wird, ausgebildet. Wenn ferner ein Natronkalkglas als Substrat verwendet wird, kann es auch den Fall geben, dass eine Alkalikontrollschicht vorgesehen ist, deren Hauptbestandteil SiO2 oder Ähnliches ist, mit der Aufgabe, die Menge des Eindringen eines Alkalimetallbestandteils aus dem Innern des Substrats in die lichtabsorbierende Schicht zu kontrollieren.
  • Wenn Licht eines Sonnenstrahls oder Ähnliches auf die Solarzelle der Chalkopyrit-Art fällt, wird ein Paar aus einem Elektron (–) und ein Loch (+) erzeugt, entsprechend dem Elektron (–) und dem Loch (+), sammelt sich an einer Übergangsfläche eines p-Halbleiters und eines n-Halbleiters das Elektron (–) am n-Halbleiter, und das Loch (+) sammelt sich am p-Halbleiter, im Ergebnis wird eine elektromotorische Kraft zwischen dem n-Halbleiter und dem p-Halbleiter erzeugt. Ein Strom kann nach außen durch Anschluss eines Leiters an die Elektroden in diesem Zustand abgegeben werden.
  • Herstellungsschritte einer Solarzelle der Chalkopyrit-Art werden anhand von 2 erläutert. Zuerst wird eine Mo-(Molybdän)-Elektrode, die eine untere Elektrode darstellt, auf einem Glassubstrat aus Natronkalkglas oder Ähnlichem durch Sputtern ausgebildet. Als nächstes wird die Mo-Elektrode durch Entfernen der Mo-Elektrode durch Bestrahlung mit einem Laser oder Ähnlichem unterteilt (erstes Ritzen, 2(a)).
  • Nach dem ersten Ritzen wird der bearbeitete Chip mit Wasser oder Ähnlichem gereinigt, Kupfer (Cu), Indium (In) und Gallium (Ga) werden darauf durch Sputtern, Dampfabscheidung oder durch Ähnliches aufgebracht, um eine Schicht auszubilden, die als Präkursor bezeichnet wird. Durch Einbringen des Präkursors in einen Ofen, um ihn bei einer Temperatur con 400°C bis 600°C unter einer H2Se-Gas-Atmosphäre anzulassen, wird eine lichtabsorbierende p-Dünnschicht geschaffen. Der Anlassschritt wird normalerweise als Gasphasen-Selenisierung oder einfach als Selenisierung bezeichnet.
  • Als nächstes wird eine n-Pufferschicht aus CdS, ZnO oder InS oder Ähnlichem auf die lichtabsorbierende Schicht aufgeschichtet. Die Pufferschicht wird durch einen trockenen Prozess wie dem Sputtern oder Ähnlichem oder einen nassen Prozess wie das CBD-Verfahren (Abscheidung im chemischen Bad) oder Ähnlichem als ein allgemeiner Prozess ausgebildet. Als nächstes werden die Pufferschicht und der Präkursor durch Entfernen der Pufferschicht und des Präkursors durch Laserbestrahlung, eine Metallnadel oder Ähnlichem unterteilt (zweites Ritzen, 2(b)).
  • Danach wird eine transparente Elektrodenschicht (TCO: transparente leitende Oxide) aus ZnOAl oder Ähnlichem als eine obere Elektrode durch Sputtern oder Ähnliches ausgebildet (2(c)). Schließlich wird TCO, die Pufferschicht und der Präkursor durch Laserbestrahlung, eine Metallnadel oder Ähnlichem (drittes Ritzen: 2(d)) unterteilt, um eine CIGS-Dünnschichtsolarzelle zu schaffen.
  • Die hier bereitgestellte Solarzelle wird als Zelle bezeichnet, die durch Verbinden von Elementarzellen, die jeweils die unterteilte untere Elektrode und die unterteilte lichtabsorbierende Schicht und die unterteilte obere Elektrode aufweisen, monolithisch und in Reihe mittels Kontaktelektrodenbereichen geschaffen wird und die, wenn es zur tatsächlichen Verwendung kommt, einzeln oder zu mehreren gebündelt und zu einem Modul (Panel) verarbeitet werden. Entsprechend der Zelle werden mehrere Reihenstufen monolithisch durch Isolierelemente mittels der betreffenden Ritzschritte unterteilt, und durch Änderung der Anzahl der Reihenstufen (Anzahl der Elementarzellen) kann die Spannung der Zelle beliebig veränderlich ausgelegt werden. Der Punkt stellt einen der Vorteile der Dünnschichtsolarzelle dar.
  • Das mechanische Ritzen ist eine Technik, bei der das Ritzen mechanisch ausgeführt wird, indem eine Metallnadel (Nadel), deren vorderes Ende durch eine sich verjüngende Form gebildet wird, unter Andruck der Metallnadel bei einem vorgegebenen Druck bewegt wird (siehe zum Beispiel Patentschrift 1).
  • 3 zeigt eine schematische Ansicht zur Durchführung des zweiten Ritzens mittels mechanischem Ritzen.
  • Ferner ist das Laserritzen eine Technik zum Entfernen und Unterteilen der lichtabsorbierenden Schicht mittels Laserbestrahlung auf die lichtabsorbierende Schicht (siehe zum Beispiel Patentschrift 2), wobei die Laserbestrahlung durch Anregen eines Nd: YAG Kristalls durch eine kontinuierlich arbeitende Entladungslampe einer Bogenlampe oder Ähnlichem (Nd: YAG Laser oder Ähnlichem) erreicht wird.
    • Patentschrift 1: JP-2004-115356-A
    • Patentschrift 2: JP-11-312815-A
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Das Nadelvorderende, das in dem Fall des mechanischen Ritzens verwendet wird, wird durch eine konvergierende Gestalt, wie zuvor bescvhrieben, gebildet, und daher wird auch die geritzte Seitenwand der lichtabsorbierenden Schicht in gewissem Maße durch eine geneigte Gestalt ausgebildet, jedoch wird ein Winkel von nahezu vertikal gebildet. Daher kann TCO an der Seitenwand nicht in einer Dicke wie die einer oberen Fläche ausgebildet werden. Ein Beipiel hierzu wird anhand von 4 erläutert.
  • 4(a) ist ein REM-Foto eines Abschnitts, das in einem Zustand aufgenommen wurde, bei welchem ein Bereich der lichtabsorbierenden Schicht durch Verwendung einer Metallnadel des Standes der Technik geritzt wurde und TCO, welches eine obere Elektrode bildet, darauf durch Sputtern ausgebildet wurde, und 4(b) ist eine schematisch vereinfachte Darstellung des Fotos aus 4(a). Wie aus 4 offensichtlich ist, ist TCO auf einer Seite der Wandfläche der lichtabsorbierenden Schicht, die durch das Ritzen ausgebildet wurde, dünner ausgebildet als auf einer Seite der oberen Fläche. Ferner wird ein Riss im TCO in der Nähe des eines Kontaktpunktes einer Wandflächenseite der lichtabsorbierenden Schicht und einer oberen Bereichsseite einer Mo-Elektrode hervorgerufen. Wenn das TCO dünn ist oder reißt, nimmt der elektrische Widerstand in dem Bereich zu. Normalerweise ist die Solarzelle der Dünnschichtgruppe mit einer Anzahl von Elementarzellen in monolithischer Weise auf einem Flachsubstrat ausgebildet, um eine hohe Spannung durch ein Panel eines Solarzellenmoduls zu realisieren, und wenn die Widerstandswerte eines Verbindungsbereichs der Elementarzellen erhöht werden, wird im Ergebnis der Umwandlungswirkungsgrad des Moduls beeinträchtigt.
  • Wenn ferner die Verbindungsbereiche der Elementarzellen dünner gemacht werden, kommt es leicht zur Zerstörung der Bereiche durch eine äußere Kraft oder eine Alterungsänderung, was zu einer Verringerung der Zuverlässigkeit beiträgt. Obwohl, wenn die Dicke der transparenten, oberen Elektrode erhöht wird, eine ungenügende Dicke des Verbindungsbereichs der Elementarzellen der Wandflächenseite der lichtabsorbierenden Schicht oder ähnlich in gewissem Maße kompensiert werden kann, ist die transparente obere Elektrode nicht komplett transparent, und daher wird die Menge an Licht, die die lichtabsorbierende Schicht erreicht, verringert, der Wirkungsgrad der energieerzeugenden Umwandlung wird verringert und es erscheint nicht realistisch, die transparente obere Elektrode dicker auszulegen.
  • Des Weiteren ist es gemäß der Technik zur Durchführung des zweiten Ritzens unter Verwendung eines Lasers schwierig, die Stärke des beim Ritzen verwendeten Lasers anzupassen, und daher wird das Problem aufgeworfen, dass die untere Elektrode (Mo-Elektrode) zerstört wird oder ein Kontaktwiderstand der oberen, transparenten Elektrode und der unteren Mo-Elektrode extrem verschlechtert wird. Zum Beispiel: Obwohl die lichtabsorbierende Schicht beharrlich entfernt wird, wenn eine Ausgangsleistung des Lasers zum Entfernen der lichtabsorbierenden Schicht verstärkt wird, beschädigt ein darüber hinausgehender Laser die Mo-Elektrode, die die untere Elektrode darstellt. Wenn ferner die Ausgangsleistung des Lasers gesenkt wird, bleibt in diesem Fall die lichtabsorbierende Schicht zurück und der Kontaktwiderstand ist extrem verschlechtert.
  • Das Laserritzen kann nicht in Massenprduktionsschritten verwendet werden, da es sehr schwierig ist, den Laser auf diese Weise zu verstärken oder abzuschwächen, ferner, selbst wenn die Stärke des Lasers optimal angepasst ist, wird durch eine feine Änderung der Schichtdicke oder Ähnliches der lichtabsorbierenden Schicht der optimale Wert für die Stärke des Lasers verändert.
  • Mittel zur Lösung der Probleme
  • Um das zuvor beschriebene Problem zu lösen, wird ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle bereitgestellt, das folgende Schritte beinhaltet:
    einen Untere-Elektrodenschicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine untere Elektrodenschicht auf einer Seite einer oberen Fläche eines Substrats ausgebildet wird;
    einen ersten Ritzschritt, bei dem die untere Elektrodenschicht unterteilt wird;
    einen Lichtabsorbierende-Schicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine lichtabsorbierende Schicht auf der geritzten, unteren Elektrodenschicht ausgebildet wird;
    einen zweiten Ritzschritt, bei dem die lichtabsorbierende Schicht durch einen Laser oder eine Metallnadel ausgebildet wird;
    einen Laser-Anlassschritt, bei dem bei Laserstrahlung ein Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht, die durch den zweiten Ritzschritt unterteilt wurde, beinhaltet ist;
    einen Schritt des Ausbilden einer oberen Elektrode und eines Kontaktelektrodenbereichs bei dem ein transparenter Leiter auf die unterteilten lichtabsorbierenden Schichten und die untere Elektrode, die dazwischen freiliegt, aufgeschichtet wird; und
    einen dritten Ritzschritt, bei dem die obere Elektrode unterteilt wird.
  • Obwohl das Verfahren zur Herstellung der Solarzelle erfindungsgemäß die zuvor beschriebenen, betreffenden Schritte als eine Basisausgestaltung umfasst, ist ein Verfahren, das nicht nur die Schritte der Schichtausbildung sondern auch Schritte des Ausbilden beispielsweise einer Pufferschicht, einer Alkalipassivierungschicht, die dazwischen geschichtet sind, einer reflexionshindernden Schicht und Ähnlichem von dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der Solarzelle umfasst.
  • Wenn ferner der erste Ritzschritt mittels Laser durchgeführt wird, indem eine Frequenz des Lasers beim Laser-Anlassschritt gegenüber einer Frequenz des Lasers beim ersten Ritzschritt erhöht ist, kann ein Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht durch eine sanft geneigte Fläche gebildet werden.
  • Ferner wird eine Solarzelle bereitgestellt, die Folgendes beinhaltet: ein Substrat;
    eine untere Elektrodenschicht, die in mehrere davon, die auf einer Seite einer oberen Fläche des Substrats auszubilden sind, unterteilt ist;
    eine lichtabsorbierende Schicht, welche in mehrere davon, die auf den mehreren unteren Elektrodenschichten auszubilden sind, unterteilt ist und deren unterteilte Endebereiche in einer geneigten Form durch Laseranlassen ausgebildet sind;
    eine transparente, obere Elektrodenschicht, die durch Aufschichten auf die lichtabsorbierende Schicht ausgebildet ist; und
    einen Kontaktelektrodenbereich, der an dem geneigten Endbereich der unterteilten lichtabsorbierende Schicht ausgebildet ist, um die obere Elektrode und die untere Elektrode elektrisch zu verbinden.
  • Eine Chalkopyrit-Verbindung ist als lichtabsorbierende Schicht bevorzugt.
  • Vorteil der Erfindung
  • Durch Anlassen mittels Lasers des Endbereichs der lichtabsorbierenden Schicht, die nach dem Ritzen, um die lichtabsorbierende Schicht zu unterteilen, unterteilt ist, wird die transparente obere Elektrode (Kontaktelektrodenbereich) nicht extrem dünner am Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht und es kommt nicht zur Rissbildung, ein Innenwiderstandswert der Reihenverbindung kann verringert werden, im Ergebnis kann eine Solarzelle der Chalkopyrit-Art bereitgestellt werden, die einen hohen fotoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad aufweist.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • 1 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau einer Solarzelle des Standes der Technik zeigt.
  • 2 zeigt Ansichten, die Herstellungsschritte der Solarzelle des Standes der Technik zeigen.
  • 3 ist ein Ansicht, die das Verhalten beim Ritzen durch eine Metallnadel zeigt.
  • 4(a) ist ein REM-Foto eines Schnitts der Solarzelle des Standes der Technik, und (b) ist ein Diagramm, bei dem die Schichtbegrenzungen des REM-Fotos aus (a) nachgezogen sind.
  • 5 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Solarzelle.
  • 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle.
  • 7(a) ist ein REM-Foto eines Schnittes der erfindungsgemäßen Solarzelle, und (b) ist ein Diagramm, bei dem die Schichtbegrenzungen des REM-Fotos aus (a) nachgezogen sind.
  • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • (Ausführungsform 1)
  • 5 zeigt einen Schnitt einer erfindungsgemäßen Solarzelle der Chalkopyrit-Art. Bereiche, die denen des Standes der Technik entsprechen, sind mit denselben Bezeichnungen versehen.
  • Die Solarzelle gemäß der Erfindung ist mit einer Zelle, die eine Einheit darstellt (hier zum Zwecke der einfacheren Erläuterung als Elementarzelle bezeichnet) aus einer unteren Elektrodenschicht 2 (Mo-Elektrodenschicht), die auf einem Substrat 1 aus Glas oder Ähnlichem ausgebildet ist, einer lichtabsorbierenden Dünnschicht 3 (lichtabsorbierende CIGS-Schicht), die Kupfer, Indium, Gallium, Selen beinhaltet, einer Pufferdünnschicht 4 mit hohem Widerstand, die aus InS, ZnS, CdS oder Ähnlichem auf der lichtabsorbierenden Dünnschicht 3 ausgebildet, und einer oberen, transparenten Elektrodenschicht 5 (TCO), die aus ZnOAl oder Ähnlichem ausgebildet ist, ausgebildet.
  • Aneinandergrenzende Elementarzellen werden elektrisch dadurch verbunden, dass die obere, transparente Elektrodenschicht 5 einer Elementarzelle in direktem Kontakt mit der unteren Elektrodenschicht 2 der anderen Elementarzelle an einem Kontaktelektrodenbereich 6 steht, der einen Bereich der oberen, transparenten Elektrodenschicht 5 darstellt. Erfindungsgemäß werden die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4 in allmählich geneigte Formen an Endbereichen der Schichten bearbeitet, und daher erreicht die obere, transparente Elektrodenschicht 5 die untere Elektrodenschicht in einer Form, bei der sie an einem oberen Bereich der geneigten Form abgelagert wird.
  • Als nächstes zeigt 6 ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Solarzelle der Chalkopyrit-Art.
  • Zuerst wird eine Mo-(Molybdän)-Elektrode, die die untere Elektrode 2 darstellt, auf einer Seite der oberen Fläche des Substrats 1 durch Sputtern oder Ähnliches ausgebildet. Titan, Wolfram oder Ähnliches kann für die untere Elektrode 2 abgesehen von Molybdän verwendet werden. Ferner kann ein Alkalikontrollschicht, die durch SiO2 oder Ähnliches, zwischen dem Substrat und der unteren Elektrode vorgesehen sein.
  • Als nächstes wird die Mo-Elektrode durch Entfernen der Mo-Elektrode mittels Laserbestrahlung oder Ähnlichem unterteilt (erstes Ritzen).
  • As ein Laser ist ein Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 248 nm oder eine dritte Harmonische eines YAG-Lasers mit einer Wellenlänge von 355 nm oder Ähnliches bevorzugt. Ferner ist es bevorzugt, eine Bearbeitungsbreite des Lasers von etwa 80 bis 100 nm sicherzustellen, wodurch eine Isolierung zwischen den aneinandergrezenden Mo-Elektroden gewährleistet werden kann.
  • Nach dem ersten Ritzen werden Kupfer (Cu), Indium (In), Gallium (Ga) durch Sputtern, Dampfabscheidung oder Ähnliches aufgebracht, um eine Schicht auszubilden, die als Präkursor bezeichnet wird. Die lichtabsorbierende Dünnschicht 3 wird dadurch geschaffen, dass der Präkursor in einen Ofen verbracht wird und der Präkursor bei einer Temperatur von etwa 400°C bis 600°C in einer H2Se-Gasatmosphäre angelassen wird. Der Anlassschritt wird normalerweise als Gasphasenselenisiering oder einfach als Selenisierung bezeichnet.
  • Eine Anzahl von Techniken wurden beim Schritt des Ausbildens der lichtabsorbierenden Dünnschicht 3 entwickelt, wie das Verfahren zur Durchführung des Anlassen nach dem Ausbilden von Cu, In, Ga, Se durch Dampfabscheidung. Obwohl gemäß der Ausführungsform eine Erläterung unter Verwendung der Gasphasenselenisierung erfolgte, ist der Schritt des Ausbilden der lichtabsorbierenden Schiht gemäß der Erfindung nicht eingeschränkt.
  • Als nächstes wird die Pufferschicht 4, die einen n-Halbleiter aus CdS, ZnO, InS oder Ähnlichem darstellt, auf die lichtabsorbierende Schicht 3 aufgeschichtet. Die Pufferschicht 4 wird durch einen trockenen Prozess des Sputterns oder Ähnlichem oder durch einen nassen Prozess der CBD (Abscheidung im chemischem Bad) oder Ähnlichem als einem allgemeinen Prozess ausgebildet. Die Pufferschicht kann auch durch Verbesserung einer transparenten Elektrode entfallen, was später erwähnt werden wird.
  • Als nächstes werden die lichtabsorbierende Schicht 3 und die Pufferschicht 4 durch Entfernen der lichtabsorbierenden Schicht und der Pufferschicht durch einen Laser oder eine Metallnadel unterteilt (zweites Ritzen).
  • Endbereiche der unterteilten lichtabsorbierenden Schicht 3 und der unterteilten Pufferschicht 4 werden durch Formen gebildet, die sich im Wesentlichen vertikal erheben, obwohl das Vorderende der Metallnadel durch die konvergierende Form gebildet wird.
  • Als nächstes wird der Schritte der Laseranlassbehandlung der Endbereiche in eine geneigte Form durchgeführt, welche im Wesentlichen vertikal gewesen sind, indem die Endbereiche durch Laserbestrahlung, die die Endbereiche beinhaltet, geschmolzen werden. Zur Laserbestrahlung wird eine vierte Harmonische eines Nd: YVO4 mit einer Wellenlänge von 266 nm bei einem Frequenzzustand von 40 kHz und einer Ausgangsleistung von 230 mW verwendet. Die Art des Lasers ist nicht besonders eingschränkt, so fern es sich um einen Laser, der in der Lage ist, die thermische Bearbeitung durchzuführen und um einen Laser mit einer Energie (kurze Wellenlänge) handelt, die höher ist als die Energie des Bandabstandes der lichtabsorbierenden Schicht, einen Excimer-Lasers oder Nd: YAG oder Ähnliches abgesehen von Nd: YVO4, der in der Erfindung verwendet wird. Ebenso was die Frequenz betrifft, obwohl ein kontinuierlicher, breiter Laser verwendet werden kann, ist es bevorzugt, die Frquenz höher zu wählen, als die des Lasers, der beim ersten Ritzen verwendet wird, um nicht die untere Elektrodenschicht zu beschädigen.
  • Ferner, was einen Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht bertifft, der durch das zweite Ritzen erzeugt wird, so stellt der Bereich einen sozusagen toten Raum dar, der nicht zur effektiven Energieerzeugung beiträgt, und daher ist es nicht notwendig hierfür die Laseranlassbehandlung durchzuführen.
  • Danach wird eine obere, transparente Elektrode (TCO) aus ZnOAl oder Ähnlichem zur Schaffung der oberen Elektrode 5 auf der Pufferschicht 4 und der unteren Elektrode 2, an denen das zweite Ritzen durchgeführt wurde, durch Sputtern oder Ähnliches ausgebildet. TCO wird auch auf der lichtabsorbierenden Schicht 3, die der Laseranlassbearbeitung unterzogen wurde, abgeschieden.
  • Schließlich wird das Unterteilen durch Entfernen des TCO, der Pufferschicht und des Präkursors durch Laserbestrahlung, eine Metallnadel oder Ähnlichem (Element isolierendes Ritzen) vorgenommen. Durch die Elementisolierung wird die Solarzelle mit innerem Reihenverbindungsaufbau, wie in 5 gezeigt, bereitgestellt.
  • 7(a) ist ein REM-Foto eines Schnittes der Solarzelle der Chalkopyrit-Art, die durch die Ausführungsform geschaffen wurde, und (b) ist eine Darstellung einer Vereinfachung des Fotos aus 7(a).
  • Des Weiteren ist die Pufferschicht so ausgebildet, dass sie sehr dünn ist, und daher ist die Pufferschicht durch das Foto nicht zu bestätigen. Wie durch 7 gezeigt ist, wurden die lichtabsorbierende Schicht und die Pufferschicht in die geneigte Form durch das Laseranlassen bearbeitet, und daher wird das hierauf abgeschiedene TCO so ausgebildet, dass es kaum die Dicke der Schicht von der Pufferschicht zur unteren Elektrode ändert. Ein Riss des TCO kann selbst nicht durch das Foto bestätigt werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Auf diese Weise kann erfindungsgemäß die Schichtdicke der transparenten Elektrode konstant ausgebildet werden, ferner ist es schwierig einen Defekt in Form eines Risses oder Ähnlichem hervorzurufen, und daher kann ein Widerstand der Zelle verringert werden, und es kann die Solarzelle mit hohem, Energieerzeugungsumwandlungswirkungsgrad bereitgestellt werden.
  • Ferner ist ein Bereich der Durchführung der Laseranlassbearbeitung nach dem zweiten Ritzen ein sozusagen toter Raum, der nicht zur effektiven Energieerzeugung beiträgt, und daher wird keine Verringerung der Energieerzeugung durch die Durchführung der Laseranlassbearbeitung hervorgerufen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail und anhand spezifischer Ausgestaltungen erläutert wurde, ist es dem Fachmann offensichtlich, dass die Erfindung auf diverse Weise verändert und modifiziert werden kann, ohne von der Lehre und der Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung (japanische Pantanmeldung mit der Nr. 2006-019924) , die am 30. Januar 2006 eingereicht wurde und deren Umfang hiermit durch Bezugnahme umfass ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine lichtabsorbierende Schicht 3 und eine Pufferschicht 4 werden durch Entfernen der lichtabsorbierenden Schicht un der Pufferschicht durch einen Laser, eine Metallnadel oder Ähnliches unterteilt, nachfolgend wird eine Laseranlassbehandlung durch thermisches Schmelzen eines Endbereichs durch Laserbestrahlung so unterzogen, dass der unterteilte Endbereich beinhaltet ist, um den Enbereich, welcher im Wesentlichen vertikal war, in eine geneigte Form zu bringen. Dadurch entspricht eine Dicke des TCO, das auf den geneigten Endbereichs aufgeschichtet wurde, im Wesentlichen einer Dicke des TCO, das auf einer oberen Fläche der lichtabsorbierenden Schicht ausgebildet ist.
    • 1
    Substrat
    2
    untere Elektrodenschicht (Mo-Elektrodenschicht)
    3
    lichtabsorbierende Dünnschicht (lichtabsorbierende CIGS-Schicht)
    4
    Pufferdünnschicht
    5
    obere, transparente Elektrodenschicht (TCO)
    6
    Kontaktelektrodenbereich
  • 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
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    • - JP 11-312815 A [0014]
    • - JP 2006-019924 [0053]

Claims (4)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, aufweisend die folgenden Schritte: einen Untere-Elektrodenschicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine untere Elektrodenschicht auf einer Seite einer oberen Fläche eines Substrats ausgebildet wird; einen ersten Ritzschritt, bei dem die untere Elektrodenschicht unterteilt wird; einen Lichtabsorbierende-Schicht-Ausbildungsschritt, bei dem eine lichtabsorbierende Schicht auf der geritzten, unteren Elektrodenschicht ausgebildet wird; einen zweiten Ritzschritt, bei dem die lichtabsorbierende Schicht durch einen Laser oder eine Metallnadel unterteilt wird; einen Laser-Anlassschritt, bei dem bei Laserstrahlung ein Endbereich der lichtabsorbierenden Schicht, die durch den zweiten Ritzschritt unterteilt wurde, beinhaltet ist; einen Schritt des Ausbilden einer oberen Elektrode und eines Kontaktelektrodenbereichs bei dem ein transparenter Leiter auf die unterteilten lichtabsorbierenden Schichten und die untere Elektrode, die dazwischen freiliegt, aufgeschichtet wird; und einen dritten Ritzschritt, bei dem die obere Elektrode unterteilt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle des Chalkopyrit-Typs gemäß Anspruch 1, worin der erste Ritzschritt ein Schritt des Unterteilens der unteren Elektrodenschicht mittels Lasers ist, und eine Frequenz eines Lasers bei dem Laser-Anlassschritt höher als eine Frequenz des Lasers des ersten Ritzschrittes ist.
  3. Solarzelle aufweisend: ein Substrat; eine untere Elektrodenschicht, die in mehrere davon, die auf einer Seite einer oberen Fläche des Substrats auszubilden sind, unterteilt ist; eine lichtabsorbierende Schicht, welche in mehrere davon, die auf den mehreren unteren Elektrodenschichten auszubilden sind, unterteilt ist und deren unterteilte Endebereiche in einer geneigten Form durch Laseranlassen ausgebildet sind; eine transparente, obere Elektrodenschicht, die durch Aufschichten auf die lichtabsorbierende Schicht ausgebildet ist; und einen Kontaktelektrodenbereich, der an dem geneigten Endbereich der unterteilten, lichtabsorbierende Schicht ausgebildet ist, um die obere Elektrode und die untere Elektrode elektrisch zu verbinden.
  4. Solarzelle gemäß Anspruch 3, bei der die lichtabsorbierende Schicht eine Chalkopyrit-Verbindung ist.
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