DE19504754A1 - Photovoltaische und photoelektrische Bauteile - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft photovoltaische und photoelektrische
Bauteile, insbesondere Solarzellen und Dioden. Die Bauteile
werden eingesetzt zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische
Energie bzw. von elektrischer Energie in unterschiedlich farbi
ges Licht.
Bekannt ist die Möglichkeit, Sonnenenergie in elektrischen Strom
umzuwandeln. Dazu dienen elektronische Bauteile in Solarzellen,
die als Sonnenkollektoren in einem Schichtenpaketsystem mit ent
sprechenden p/n-Übergängen angeordnet sind. Die Absorber- und
Pufferschichten sind aus Verbindungshalbleitern hergestellt. Das
können z. B. III-V-, II-VI- oder I-III-VI₂-Halbleitertypen sein.
Innerhalb der jeweiligen Typgruppe sind prinzipiell auch Misch
kristalle möglich.
In modernen technischen Anlagen werden Verbindungshalbleiter als
Sonnenkollektoren verwendet, die Sonnenlicht in elektrische
Energie mit einem theoretischen Wirkungsgrad von bis zu 28%
umwandeln können, wobei jedoch de facto viel geringere Wirkungs
grade erreicht werden.
Der tatsächliche Wirkungsgrad ist neben den grundlegend physika
lischen Eigenschaften wesentlich bestimmt durch Realbauphänome
ne, die den Wirkungsgrad z. B. durch Phasenübergänge, Grenz
flächenmängel beim p/n-Übergang, Fremdphasen etc. verringern.
Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, sind Mischkristalle in Verwen
dung, die sich allerdings bislang in ihrer Zusammensetzung nur
jeweils innerhalb der Typgruppen, jedoch nicht zwischen ihnen
bewegen. Mischkristalle innerhalb der Gruppen sind z. B. solche
der Zusammensetzung III-V (InP) (GaAs), II-VI (CdTe-CdSe) oder
I-III-VI₂ (Cu(InGa) (Se, S)₂) . Sie haben den Vorteil eines verbes
serten Wirkungsgrades bei der Energieumwandlung, aber den Nach
teil, daß das kontinuierliche Absorptionsverhalten innerhalb
eines Systems durch eingeschränkte Mischkristallbildung oder
z. B. durch niedrigsymmetrische Verbindungen und deren Orien
tierungsproblematik sowie durch Fremdphasenbildung eingeschränkt
ist. Zur Wirkungsgraderhöhung werden zur wenigstens partiellen
Überwindung dieser Nachteile unterschiedliche Verbindungshalb
leiter oder Mischkristalle desselben Typus wie III-V- oder
I-III-VI₂- als Absorber bzw. als Puffer z. B. in Tandemzellen oder
Multi-Terminal-Zellen benutzt.
Mischkristallbildung mit vollständiger oder nahezu vollständiger
Mischbarkeit zwischen den beispielhaft genannten verschiedenen
Typen ist bisher nur im Bereich hoher Temperaturen bekannt. Es
ist jedoch nicht beschrieben, daß Mischkristallbildung zwischen
verschiedenen Typgruppen bei Raumtemperatur stabilisierbar und
damit einer Anwendung zugeführt werden könnte.
Die bisher in technischem Umfang, aber auch individuell (Wohn
häuser) eingesetzten Kollektoren haben den Nachteil, daß ihr
Wirkungsgrad gering ist. Das erschwert die Verbreitung dieser
an sich wünschenswerten Energieumwandlungstechnik.
Bezüglich des hier implizite behandelten Verbindungshalbleiters
CuInS₂ ist die Ursache darin zu sehen, daß CuInS₂ als typischer
I-III-VI₂-Vertreter die vorab genannten Realbauphänomene mit den
entsprechenden Nachteilen für den Wirkungsgrad aufweist. Ferner
tritt bei diesem Material Rißbildung bei der Herstellung aus der
Schmelze auf. Grenzflächenmängel bei p/n-Übergängen sind eben
falls nicht selten. Ursachen der Nachteile des Standes der Tech
nik sind also im wesentlichen im Absorptionsbereich, in der
Materialzusammensetzung, im Realbau und der ausschließlich grup
penäquivalent erfolgenden Mischkristallbildung zu sehen.
Ein weiterer Nachteil besteht gerade für Cd, Te, Se, As etc.
beinhaltende Verbindungshalbleiter in der chemischen Zusammen
setzung der Bauelemente, deren Gehalt an giftigen, schwer zu
entsorgenden Elementen Probleme aufwirft. Diese Elemente fallen
bei einer Außerbetriebnahme von Sonnenkollektoren in konzen
trierter Form an und müssen aufwendig entsorgt werden.
Die Erfindung hat das Ziel, den Wirkungsgrad von Sonnenkollekto
ren zu verbessern und dadurch ihre Einsatzmöglichkeiten aus zu
weiten. Den Belangen von Umweltschutz und sorgsamem Umgang mit
gefährlichen Stoffen soll Rechnung getragen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, photovoltaische und
photoelektrische Bauelemente aus Materialien herzustellen, die
die vorstehend geschilderten Nachteile nicht aufweisen. Erfin
dungsgemäß eignen sich hierfür Mischkristalle zwischen ver
schiedenen Typen, hier II-VI /I-III-VI₂-Verbindungshalbleiter.
Diese bieten z. B. im System ZnS-CuInS₂ zudem den Vorteil, daß die
üblicherweise benutzten giftigen Stoffe durch weniger giftige
ersetzt werden, zum Beispiel Cd, Se, Te, As durch Zn, Cu In, S.
Es werden neben tetragonalen Mischkristallen im System ZnS-CuInS₂
kubischen Mischkristalle im ZnS-reichen Bereich genutzt, um für
den Wirkungsgrad schädliche Realbauphänomene sowie Textur- und
Orientierungsprobleme zu vermindern.
Die Aufgabe wird im weiteren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
Mischkristalle in Mischsystemen von Verbindungshalbleitertypen
II-VI und I-III-VI₂ für die Bauelemente herangezogen werden. Die
entstehenden Mischkristalle mit kubischer, aber auch tetragona
ler Symmetrie können unter Nutzung der damit korrelierten
elektronischen Gaps und optischem Absorptionsvermögen für Dioden
und Solarzellen sowohl in einfachen als auch Tandemtypen als
auch Multi-Terminal-Zellen eingesetzt werden. Der Einsatz und
die Funktionsweise gelten sowohl für dünne Schichten als auch
Einkristalle, die im kubischen Bereich des Systems rißfrei zu
züchten sind.
Aus der Erfindung erwächst die wissenschaftliche Erkenntnis, daß
im System ZnS-CuInS₂ die Korrelation zwischen Mischkristall und
Gap entgegen aller Erwartung exponentiell ist und nicht linear,
während die Gitterkonstanten nahezu linear von der Zusammenset
zung abhängen. Das ergibt erstmals die Möglichkeit, das elek
tronische Gap durch planvolle Änderung der Zusammensetzung des
Mischkristalls so zu steuern, daß sowohl Puffer- als auch Absor
bercharakteristika jeweils über breite Bereiche innerhalb eines
Systems eingestellt und dabei die geringe metrische Veränderung
negative Misfiteffekte reduziert. Durch all diese Phänomene wird
der Wirkungsgrad optimiert. Der entscheidende Vorteil des expo
nentiellen Verlaufs des Bandabstandes in Abhängigkeit von der
Zusammensetzung ist, daß bei relativ geringen Kupfer-Indium-Ge
halten in der Zinkblende pufferadäquate Gaps wählbar sind, wäh
rend im kubischen, aber insbesondere im tetragonalen Bereich,
d. h. bei höheren Cu/In-Gehalten, näherungsweise das Gap des
CuInS₂-Endgliedes für den Absorber genutzt werden könnte, ohne
dabei die Realbaunachteile des CuInS₂ zu erhalten.
Durch die fast lückenlose Mischkristallbildung im System ZnS-
CuInS₂ können neben der Kombination von Mischkristallen mit defi
nierter Zusammensetzung und entsprechender Gaps auch kontinu
ierlich gradierte Mischkristalle in Einfach- bzw. in Hetero
multischichten eingesetzt werden. Die gilt sowohl für die Opti
mierung der Wirkungsgrade durch breitere Überstreichung des
Spektrums des Sonnenlichts als auch in umgekehrter Nutzung als
Diodenmaterial. p- bzw. n-Leitung werden z. B. durch Cu- bzw.
In-Überschuß in den Mischgliedern gesteuert.
Es ergibt sich die Möglichkeit, für das exemplarisch vorgestell
te System die bekannten chemischen und elektrochemischen Synthe
severfahren anzuwenden und dabei allerdings die technologische
Anwendung aufgrund der Systemeigenschaften zu optimieren. Letz
teres läßt sich prinzipiell technisch verwirklichen, indem an
sich bekannte Verfahren der Kristallzüchtung modifiziert und an
die Zielstellung, Herstellen von Mischkristallen von Ver
bindungshalbleitern unterschiedlicher Typgruppen, angepaßt wer
den. Die einsetzbaren Herstellungsverfahren orientieren sich an
der Methodik der CVD, MBE, PLD und des Bridgeman-Verfahrens. Die
erfinderische Verbesserung der an sich bekannten Verfahren be
steht darin, daß man in einem Arbeitsgang in einem Rezipienten
die Mischkristalle durch simultane Verdampfung der Endglieder
bzw. der Elemente in ihrer Zusammensetzung variieren und dann
als dünne Schichten aufbringen kann. Man hat also im Rezipienten
wenigstens zwei Quellen, die simultan geregelt die Zusammenset
zung des Mischkristalles steuern. Das gilt besonders für das CVD
und MBE-Verfahren, während bei PLD und Bridgeman man auch von
Mischkristallen als Quelle ausgeht.
Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung photovoltaischer und photoeelektrischer Bauteile
läuft in den nachstehend geschilderten Verfahrensschritten ab.
Claims (9)
1. Photovoltaische und photoelektrische Bauteile aus Misch
kristallen in gemischten Systemen von Verbindungshalblei
tern unterschiedlicher Typen.
2. Photovoltaische und photoelektrische Bauteile aus Misch
kristallen nach Anspruch 1 in gemischten Systemen von Ver
bindungshalbleitern II-VI / I-III-VI₂.
3. Photovoltaische und photoelektrische Bauteile aus Misch
kristallen in gemischten Systemen nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß III für Ga steht.
4. Photovoltaische und photoelektrische Bauteile in gemischten
Systemen nach Anspruch 1 und 2 und/oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß das System II-VI / I-III-VI₂ für ZnS-CuInS₂
steht.
5. Photovoltaische und photoelektrische Bauteile nach Ansprü
chen 1 bis 4 mit Einstellung der elektrischen Gaps für
Puffer und Absorber durch Mischkristalle mit iterativ oder
kontinuierlich gewählter Zusammensetzung.
6. Verfahren zur Herstellung photovoltaischer und photoelek
trischer Bauteile nach an sich bekannten Techniken wie CVD
und MBE, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsgang
in einem Rezipienten aus zwei Quellen simultan verdampft
wird, wobei durch das Temperaturregime die Zusammensetzung
des Mischkristalls bestimmt wird, der als dünne Schicht auf
eine Unterlage aufgebracht wird.
7. Verfahren zur Herstellung photovoltaischer und photoelek
trischer Bauteile nach an sich bekannten Techniken wie PLD
und Bridgeman, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Rezi
pienten ein Mischkristall verdampft wird, der als dünne
Schicht auf einer Unterlage aufgebracht wird.
8. Verwendung von photovoltaischen und photoelektrischen Bau
teilen nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
sie in Einfachschichten als auch in Heteromultischichten in
Tandemzellen, Multi-Terminalzellen und dergleichen in So
larzellen eingesetzt werden.
9. Verwendung von photovoltaischen und photoelektrischen Bau
teilen nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
sie als Dioden eingesetzt werden.
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DE19504754A Withdrawn DE19504754A1 (de) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | Photovoltaische und photoelektrische Bauteile |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19504754A1 (de) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2332835A1 (de) * | 1972-07-03 | 1974-01-24 | Rca Corp | Supraleitende niob-gallium-legierung |
EP0201453A2 (de) * | 1985-05-10 | 1986-11-12 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Solarzellen auf der Basis von CuInS2 und Verfahren zu deren Herstellung |
EP0067860B1 (de) * | 1980-12-31 | 1989-06-28 | The Boeing Company | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von dünnschichtsolarzellen mit heteroübergängen aus i-iii-vi2-chalcopyritverbindungen und nach diesem verfahren hergestellte solarzellen |
US5141564A (en) * | 1988-05-03 | 1992-08-25 | The Boeing Company | Mixed ternary heterojunction solar cell |
US5186120A (en) * | 1989-03-22 | 1993-02-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Mixture thin film forming apparatus |
DE4132560C1 (en) * | 1991-09-30 | 1993-04-22 | Siemens Ag, 8000 Muenchen, De | Plasma-aided deposition of film for integrated semiconductor circuit - using neutral particles, activated by microwave in separate chamber, and non-excited reaction gas, etc. |
DE4225385A1 (de) * | 1992-07-31 | 1994-02-03 | Siemens Solar Gmbh | Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer Schicht eines Verbindungshalbleiters |
EP0585848A1 (de) * | 1992-09-02 | 1994-03-09 | Hoechst Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung dünner Schichten |
-
1995
- 1995-02-03 DE DE19504754A patent/DE19504754A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2332835A1 (de) * | 1972-07-03 | 1974-01-24 | Rca Corp | Supraleitende niob-gallium-legierung |
EP0067860B1 (de) * | 1980-12-31 | 1989-06-28 | The Boeing Company | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von dünnschichtsolarzellen mit heteroübergängen aus i-iii-vi2-chalcopyritverbindungen und nach diesem verfahren hergestellte solarzellen |
EP0201453A2 (de) * | 1985-05-10 | 1986-11-12 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Solarzellen auf der Basis von CuInS2 und Verfahren zu deren Herstellung |
US5141564A (en) * | 1988-05-03 | 1992-08-25 | The Boeing Company | Mixed ternary heterojunction solar cell |
US5186120A (en) * | 1989-03-22 | 1993-02-16 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Mixture thin film forming apparatus |
DE4132560C1 (en) * | 1991-09-30 | 1993-04-22 | Siemens Ag, 8000 Muenchen, De | Plasma-aided deposition of film for integrated semiconductor circuit - using neutral particles, activated by microwave in separate chamber, and non-excited reaction gas, etc. |
DE4225385A1 (de) * | 1992-07-31 | 1994-02-03 | Siemens Solar Gmbh | Verfahren zur kostengünstigen Herstellung einer Schicht eines Verbindungshalbleiters |
EP0585848A1 (de) * | 1992-09-02 | 1994-03-09 | Hoechst Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur chemischen Gasphasenabscheidung dünner Schichten |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
GHOSH,D.K., et.al.: Characterization of some quaternary defect chalcopyrites as useful nonlinear and solar-cell materials. In: Physical Review B, Vol.41, No.8, 15 March 1990, S.5126- S.5130 * |
JI-BEOM YOO, et.al.: Transport mechanisms in ZnO/CdS/CulnSe¶2¶ solar cells. In: J.Appl. Phys.68, 9, 1.Nov. 1990, S.4694-4699 * |
KESAMANLY,F.P., RUD,Yu.V.: In Memory of Dmitrii Nikolaevich Nasledov (on the 90th anniversary of his birthday) II-IV-V¶2¶ semiconductors. In: Semiconductors 27, Nov.-Dec. 1993, S.969-978 * |
NOUFI,R., et.al.: Electronic properties versus * |
TSENG,B.-H., et.al.: Chemical and structural characterization of physical-vapor deposited CulnSe¶2¶ for solar cell applications. In: J.Appl. Phys.67, 5, 1 March 1990, S.2637-2642 * |
WALTER,T.,et.al.: Solar cells based on CuIn (Se,S)¶2¶. In: Solar Energy Materials and Solar Cells 26, 1992, S.357-368 * |
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