DE2253830A1 - Integrierte halbleiteranordnung - Google Patents

Integrierte halbleiteranordnung

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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Description

Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1
Heilbronn, den 6. Okt. 1972 PT-La/nae - HN 72/25
"Integrierte Halbleiteranordnung"
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Solarzellen für den Einsatz in der Generatortechnik, bei der Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie zusammengeschaltet werden, zu verbessern und ein möglichst einfaches Herstellungsverfahren anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine integrierte Halbleiteranordnung vorgeschlagen, bei der der Halbleiterkörper außer' einer Solarzelle einen gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die ohmschen Elektroden der Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt aus demselben Material hergestellt. Die ohmschen Elektroden der Soirzelle und der gleichrichtende Metal1-Halbleiter-Kontakt bestehen beispielsweise aus einer Metallkombination. Bei Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium besteht die Metall-
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kombination beispielsweise aus je zwei Schichten, und zwar die erste Schicht beispielsweise aus Titan oder Chrom und die zweite Schicht beispielsweise aus Silber. Auf die Silberschicht wird in diesem Fall beispielsweise noch ein Lot aufgebracht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls bei Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht noch eine Zwischenschicht vorgesehen, die beispielsweise aus Palladium oder Platin besteht. In diesem Fall ist* auf**» der zweiten Schicht kein Lot erforderlich.
Der gleichrichtende Kontakt und die ohmschen Kontakte werden nach der Erfindung durch unterschiedliche Wärmebehandlung erzeugt. Die Herstellung der ohmschen Kontakte erfordert eine Temperatur, die über der Temperatur liegt, die zur Herstellung des gleichrichtenden Kontaktes erforderlich ist. Zur Herstellung des dnmschen Kontaktes ist eine entsprechend hohe Temperatur erforderlich.
Die Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung nach der Erfindung erfolgt beispielsweise dadurch, daß in die eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom
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ersten Leitungstyp eine Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp ganzflächig eindiffundiert wird, die mit dem Halbleiterkörper den pn-übergang der Solarzelle bildet« Danach wird auf die gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterköpers der Rückseitenkontakt der Solarzelle großflächig aufgebracht, und zwar derart, daß eine Aussparung für den gleichrichtenden Metall-Halbieiter-Kontakt verbleibt. Dieser Rückseitenkontakt wird getempert. Nach der Fertigstellung des Rückseitenkontaktes wird der Vorderseitenkontakt aufgebracht und ebenfalls getempert. Der. noch fehlende Metall-Halbleiter-Kontakt wird im Bereich der Aussparung aufgebracht und wie die anderen Kontakte getempert. Die Tempertemperatur für den Metall-Halbleiter-Kontakt liegt jedoch unter der Tempertemperatur für die ohmschen Kontakte.
Die Zusammenschaltung mehrerer integrierter Halbleiteränordnungen zu einer Solarzellenbatterie erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß jeweils der Rückseitenkontakt der einen integrierten Halbleiteranordnung, mit dem Vorderseitenkontakt der nächstfolgenden integrierten Halbleiteranordnung und der Metall-Halbleiter-Kontakt der einen integrierten Halbleiteranordnung mit dem Rückseitenkontakt der nächstfolgenden integrierten Halbleiteranordnung
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verbunden v/erden. Der Vorderseitenkontakt der einen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen dient bei einer solchen Solarzellenbatterie als Minuspol der Solarzellenbatterie und der Rückseitenkontakt der anderen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen als Pluspol der Solarzellenbatterie.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Die Figuren 1 und 2 zeigen die Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung nach der Erfindung mit einem Metall-Halbleiter-Kontakt auf der Rückseite des Solarzellenkörpers. Bei der Herstellung geht man beispielsweise gemäß der Figur 1 von einem Halbleiterkörper 1 vom p-Leitungstyp aus und diffundiert in diesen Halbleiterkörper gemäß der Figur Ib auf der einen Oberflächenseite eine Halbleiterzone 2 vom n-Leitungstyp ein. Dabei entsteht der pn-übergang 3 der Solarzelle. Der Halbleiterkörper besteht vorzugsweise aus Silizium. Die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers 1 beträgt beispielsweise 1 bis Ohmcm.
Gemäß der Figur la wird anschließend auf die Rückseite
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des Halbleiterkörpers 1 der Rückseitenkontakt 4 für die Solarzelle aufgebracht. Dabei wird eine Aussparung 5 für den gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt auf der Rückseite des Halbleiterkörpers belassen. Die Figur Ib zeigt eine Schnittdarstellung in Höhe dieser Aussparung. Der Rückseitenkontakt 4 besteht beispieJs^eise aus der Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber. Der Rückseitenkontakt wird beispielsweise durch Aufdampfen hergestellt. Um beim Aufdampfen des Rückseitenkontaktes die Aussparung 5 zu erhalten, empfiehlt sich die Verwendung einer Aufdampfmaske.
Nach dem Aufdampfen ist der Rückseitenkontakt 4 ohne entsprechende Temperbehandlung gleichrichtend. Die erforderliche ohmsche Eigenschaft erhält er erst durch einen Temperprozeß, bei dem der Kontakt gesintert- wird. Diese Temperaturbehandlung erfolgt beispielsweise bei einer Tenperatur zwischen 61o und 62o C. Die Temperzeit beträgt beispielsweise Io Minuten.
Im Anschluß an die Herstellung des Rückseitenkontaktes wird der Vorderseitenkontakt hergestellt. Zur Herstellung des aus der Figur 2b ersichtlichen Vorderseitenkontaktes werden beispielsweise dieselben Metallschichten wie für
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den Rückseitenkontakt verwendet. Der Vorderseitenkontakt wird ebenfalls vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellt und durch einen entsprechenden Temperprozeß ohmisch gemacht.
Nach der Herstellung des Vorderseitenkontaktes 5 wird zur Herstellung des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes 6 auf der Rückseite gemäß der Figur 2 auf die ausgesparte Fläche Metall aufgedampft. Dies geschieht vorzugsweise ebenfalls unter Verwendung einer Metallmaske. Das Aufdampfen hat so zu erfolgen, daß der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt 6 und der lxückseitenkontakt 4 einander nicht berühren. Der Metall-Halbleiter-Kontakt besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Rückseiten- und Vorderseitenkontakt. Um die gleichrichtenden Eigenschaften einer Titan-Palladium-Silberschichtenfolge für den Metall-Halbleiter-Kontakt zu erhalten, die bereits nach dem Aufdampfen ohne Temperbehandlung in Verbindung mit p-leitendem Silizium vorhanden sind, darf eine nachträgliche Temperbehandlung nur bei einer solchen Temperatur erfolgen, die den Kontakt nicht ohmisch macht. Bei einer Temperbehandlung bis zu einer Temperatur von ungefähr 6oo C gehen die gleichrichtenden Eigenschaften im allgemeinen noch nicht verloren. Eine Temperbehandlung
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ist bei gleichrichtenden Kontakten deshalb erforderlich, um die Haftfestigkeit zu erhöhen. Bei der.Temperbehandlung des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes wird man jedoch unter der Temperatur bleiben, die die gleichrichtenden Eigenschaften zumindest wesentlich verschlechtert und beispielsweise bei einer Temperatur von 4oo C tempern. Die Temperzeit beträgt in diesem Fall beispielsweise 5 Minuten.
Die Figur 3 zeigt schließlich noch die Zusammenschaltung von integrierten Halbleiteranordnungen nach der Erfindung zu einer Soirzellenbatterie. Im Ausführungsbeispiel der Figur 3 sind drei integrierte Halbleiteranordnungen nach der Erfindung zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt. Die Figur 3 soll nur das Grundprinzip erläutern.. In Wirklichkeit wird natürlich im allgemeinen eine Vielzahl von integrierten Halbleiteranordnungen nach der Erfindung zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt.
Wie die Figur 3 zeigt, besteht die Zusammenschaltung zu einer Solarzellenbatterie darin, daß jeweils der Rückseitenkontakt 4 der einen integrierten Halbleiteranordnung mit dem Vorderseitenkontakt 5 der nächstfolgenden integrierten Halbleiteranordnung und der Metal-Halbleiter-
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Kontakt 6 der einen integrierten Halbleiteranordnung mit dem Rückseitenkontakt 4 der nächstfolgenden integrierten Halbleiteranordnung verbunden werden. Bei einer solchen Solarzellenbatterie dient der Vorderseitenkontakt 5 der einen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen als Minuspol und der Rückseitenkontakt der anderen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen als Pluspol der Sdarzellenbatterie.
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Claims (14)

  1. Patentansprüche
    I)/Integrierte Halbleiteranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper außer einer Solarzelle einen gleichrichtenden,Metall-Halbleiter-Kontakt aufweist.
  2. 2) Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Elektroden der Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt aus demselben Material bestehen.
  3. 3) Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Elektroden der Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt aus einer Metallkombination bestehen.
  4. 4) Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Elektroden der Solarzelle und der Metall-Halbleiter-Kontakt bei Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium aus je zwei Schichten bestehen, von denen die erste Schicht aus Titan Oder Chrom und die zweite Schicht aus Silber besteht.
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    - ίο -
  5. 5) Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Silberschicht ein Lot aufgebracht ist.
  6. 6) Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine Zwischenschicht aus Palladium oder Platin vorgesehen ist.
  7. 7) Integrierte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper den p-Leitungstyp aufweist.
  8. 8) Solarzellenbatterie unter Verwendung von integrierten Halbleiteranordnungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Rückseitenkontakt der einen integrierten Halbleiteranordnung mit dem Vorderseitenkontakt der nächstfolgenden integrierten Halbleiteranordnung und der Metall-Halbleiter-Kontakt der einen integrierten Halbleiteranordnung mit dem Rückseitenkontakt der nächstfolgenden integrierten Hdbleiteraordnung verbunden sind.
  9. 9) Sdarzellenbatterie nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich-
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    - it -
    net, daß der Vorderseitenkontakt der einen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen als Minuspol und der Kückseitenkontakt der anderen der beiden außen liegenden integrierten Halbleiteranordnungen als Pluspol der Solarzellenbatterie vorgesehen sind«
  10. 10) Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichrichtende Kontakt und die ohmschen Kontakte durch eine unterschiedliche Wärmebehandlung erzeugt werden.
  11. 11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet·, daß der ohmsche Kontakt durch Tempern bei entsprechend hoher Temperä;ur hergestellt wird·
  12. 12) Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gleichrichtende Kontakt bei einer niedrigeren Temperatur hergestellt wird als die ohmschen Kontakte.
  13. 13) Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Kontakte bei einer Tem-' peratur über 6oo°C hergestellt werden.
  14. 14) Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiter-
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    anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp eine Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp ganzflächig eindiffundiert wird, daß danach auf die gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers der Rückseitenkontakt
    der Solarzelle großflächig aufgebracht wird, und zwar derart, daß eine Aussparung für den gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt verbleibt, daß der Rückseitenkontakt getempert wird, daß anschließend der Vorderseitenkcntakt aufgebracht und getempert wird und daß schließlich der Netall-Halbleiter-Kontakt auf die Halbleiteroberfläche im Bereich der Aus^erung aufgebradt und getempert wird.
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