DE2253830C3 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle und Solarzellenbatterie - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle und Solarzellenbatterie

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Solarzelle ist aus der FR-PS 13 20 775
bekannt. Die bekannte Solarzelle besteht aus einem Halbleiterkörper mit zwei aneinandergrenzenden Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp, wobei in die eine der beiden den pn-Obergang bildenden Halbleiterzonen eine weitere Halbleiterzone eingebracht ist, die mit dieser Halbleiterzone einen zweiten pn-Obergang bildet Diese weitere Halbleiterzone ist mit der Halbleiterzone, in die sie eingebracht ist, verbunden. Bei diesem Aufbau ist zu der Solarzelle eine Diode mit einem gesonderten pn-Ubergang aiitiparallel geschaltet Diese Diode dient bei einer Serienschaltung der Dioden zur Ableitung des in der Solarzellenbatterie erzeugten Generatorstroms, wenn die zugehörige Solarzelle ausfällt oder abgeschaltet wird. Durch diese sogenannten »Shunt-Dioden« wird daher sichergestellt, daß die Solarzellenbatterie auch bei einzelnen ausfallenden Solarzellen Leistung abgibt
Aus der US-PS 29 81777 sind Solarzellen aus Cadmiumsulfid bekannt bei denen der gleichrichtende Obergang der Solarzelle entweder aus einem pn-Obergang oder aus einem gleichrichtenden Metall-HaIbleiterübergang besteht Eine zu den Solarzellen antiparallel geschaltete zusätzliche Diode ist dabei nicht vorgesehen.
Aus der DE-OS 18 06 835 ist eine Solarzelle bekannt bei der die Kontakte aus einer Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber besteht Das Palladium kann durch Platin, das Titan durch Chrom, Molybdän oder Tantal ersetzt werden.
Aus dem Buch »Photoconductivity of Solids« von R. Bube, Verlag J. Wiley (1960), Seite 120, ist es bekannt, daß Gold auf Silizium gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakte bildet die durch Temperatur in ohmsche Kontakte übergehen.
Durch die US-PS 36 68 481 ist eine Schottky-Diode bekannt bei der der Schottky-Kontakt in eine Vertiefung des Halbleiterkörpers eingebracht und von einer Halbleiterzone umgeben ist die mit dem angrenzenden Halbleitermaterial einen pn-Obergang bildet Die Kombination eines pi-Uberganges mit einem Metall-Halbleiter-Kontakt soll bei der bekannten Schottky-Diode die Schalteigenschaften der Diode verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein möglichst einfaches Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle anzugeben, die bei Zusammenschaltung zu einer Batterie mit jeweils einer antiparallel geschalteten Diode versehen ist Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die ohmschen Kontakte und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt beispielsweise aus einer Mehrschichtkombination aus wenigstens zwei verschiedenen Metallen hergestellt. Diese Mehrschichtkombination besteht bei Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium beispielsweise aus je zwei Schichten, und zwar beispielsweise aus einer ersten Schicht aus Titan oder Chrom und einer zweiten Schicht 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 die erste Schicht und die zweite Schicht noch eine Zwischenschicht eingefügt, die beispielsweise aus Palladium oder Platin besteht. In diesem Fall ist auf der zweiten Schicht kein Lot erforderlich, da aufgrund der Zwischenschicht höhere
Temperaturen möglich sind, bei denen das vorhandene Silber als Lotmaterial ausreicht.
Die Zusammenschaltung mehrerer Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß jeweils der ohmsehe Rückseitenkontakt der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle verbunden werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert
Anhand der Fi g. la und Ib sowie 2a und 2b wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert Bei der Herstellung geht man beispielsweise gemäß Fig. 1 von einem Halbleiterkörper 1 vom p-Leitungstyp aus und diffundiert in diesen Halbleiterkörper gemäß F i g. Ib auf der einen Oberflächenseite eine Halbleiterzone 2 vom n-Leitungstyp ein. Dabei entsteht der pn-Obergang 3 der Solarzelle. Der Halbleiterkörper 1 besteht Vorzugsweise aus Silizium. Die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers 1 beträgt beispielsweise 1 bis 10 Ohmcm.
Gemäß der Fig. Ia wird anschließend auf die Rückseite des Halbleiterkörpers 1 der Rücksenenkontakt 4 für die Solarzelle aufgebracht Dabei wird eine Aussparung 5a für den gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt auf der Rückseite des Halbleiterkörpers belassen. Die Fig. Ib zeigt eine Schnittdarstellung in Höhe dieser Aussparung. Der Rückseitenkontakt 4 besteht beispielsweise aus der Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber. Der Rückseitenkontakt wird beispielsweise durch Aufdampfen hergestellt Um beim Aufdampfen des Rückseitenkontaktes die Aussparung 5a zu erhalten, empfiehlt sich die Verwendung einer Aufdampfmaske.
Nach dem Aufdampfen ist der Rückseitenkontakt 4 ohne entsprechende Temperbehandlung gleichrichtend. Die erforderlich« ohmsche Eigenschaft erhält er erst durch einen Temperprozeß, bei dem der Kontakt gesintert wird. Diese Temperaturbehandlung erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 610 und 6200C. Die femperzeit beträgt beispielsweise 10 Minuten.
Im Anschluß zn die Herstellung des Rücksoitenkontaktes wird der Vorderseitenkontakt hergestellt Zur Hersteilung des aus der F i g. 2b ersichtlichen Vorderseitenkontaktes 5 werden beispielsweise dieselben Metailschichten wie für den Rückseitenkontakt verwendet Der Voi-derseitenkontakt 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-KontPktes 6 auf der Rückseite gemäß der F i g. 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 Rückseitenkontakt 4 einander nicht berühren. Der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt 6 besteht aus dem gleichen Metall 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 6000C gehen die gleichrichtenden Eigenschaften im allgemeinen noch nicht verloren. Eine Temperbehandh. ^g ist bei gleichrichtenden Kontakten deshalb erforder'ich, 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 4000C tempern. Die Temperzeit beträgt in diesem Fall beispielsweise 5 Minuten.
Die F i g. 3 zeigt schließlich noch die Zusammenschaltung von erfindungsgemäß hergestellten Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 3 sind drei Solarzellen nach der Erfindung zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt Die F i g. 3 soll nur das Grundprinzip erläutern. In Wirklichkeit wird natürlich im allgemeinen eine Vielzahl von Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt.
Wie die Fi g. 3 zeigt besteht die Zusammenschaltung zu einer Solarzellenbatterie darin, daß jaweili der Rückseitenkontakt 4 der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt 5 der nächstfolgenden Solarzelle und Jer gleichrichtenden Metall-Halbleiterkontakt 6 der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt 4 der nächstfolgenden Solarzelle verbunden werden. Bei einer solchen Solarzellenbatterie dient der Vorderseitenkontakt 5 der einen der beiden außen liegenden Solarzellen als Minuspol und der Rückseitenkontakt der anderen der beiden außen liegenden Solarzellen als Pluspol der Solarzellenbatterie.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahi en zum Herstellen einer Solarzelle, bei dem in die eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom erster» Leitungstyp eine Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp zur Bildung eines pn-Oberganges ganzflächig eindiffundiert wird, bei dem ferner ein gleichrichtender Obergang mit einer der beiden den pn-Obergang bildenden Halbleiterzonen ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers (1) ein Rückseitenkontakt (4) der Solarzelle großflächig aufgebracht wird, und zwar derart, daß eine Aussparung (5a) für den gleichrichtenden Obergang is verbleibt, daß der Rückseitenkontakt (4) zur Bildung eines ohmschen Kontaktes bei einer ersten Temperatur getempert wird, daß anschließend ein Vorderseitenkontakt (5) aufgebracht und ebenfalls zur Bildung eines ohmschen Kontaktes getempert wird, und daß schließlich auf die Halbleiteroberfläche im Bereich der Aussparung (Ss^ ein gleichrichtender Metall-Halbleiterkontakt (6) aufgebracht und bei einer zweiten Temperatur getempert wird, die niedriger als die erste Temperatur ist, wobei alle Kon- takte aus demselben Material hergestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Kontakte (4,5) und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt (6) aus wenigstens zwei übereinander liegenden Schichten verschiedener Metalle hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium die ohmschen Kontakte (4,5) und der gleichrichtende Metaü-Halbleiter-Kontakt (6) durch Aufbringen einer ers.en Schicht aus Titan oder Chrom und einer zweiten Schicht aus Silber hergestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Kontakte (4,5) bei einer <o ersten Temperatur über 6000C und der gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakt bei einer zweiten Temperatur von ca. 400° C getempert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Silberschicht ein Lot aufgebracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste Schicht und die zweite Schicht eine Zwischenschicht aus Palladium oder Platin gebracht wird. so
7. Solarzellenbatterie, bestehend aus Solarzellen, die mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der ohmsche Rückseitenkontakt (4) der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt (5) der nächstfolgenden Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakt (6) der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt (4) der nächstfolgenden Solarzelle verbunden sind.
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