DE2654946C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein auf dem EFG-Verfahren beruhendes Verfahren zur Herstellung von insbesondere im wesentlichen einkristallinen bandförmigen Körpern aus kristallinem Fest­ körpermaterial zur Verwendung für elektronische Festkörper­ anordnungen, insbesondere aus Halbleitermaterial für Solar­ zellen.

Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Veröffentlichung in Electronics, Band 47, 4. April 1974, S. 99 bis 111 oder aus der US 35 91 348 bekannt.

Nach dem in der US-Patentschrift 35 91 348 beschriebenen Verfahren lassen sich einkristalline Siliciumkörper mit kontrollierten, vorgegebenen Querschnittsformen, beispielsweise als Rundstäbe oder Rohre oder flache Bänder, mittels sogenannter Kapillar-Formgebungsteile ziehen, bei welchen die durch das Kristallwachstum verbrauchte Schmelze durch Kapillarwirkung nach­ gefüllt wird. Bei dem speziell in der US-Patentschrift 35 91 348 beschriebenen Verfahren wird der Kristall aus einem dünnen Schmelzfilm auf der oberen Stirnfläche eines Formgebungsteils gezogen, das eine oder mehrere Kapillaren für die Zufuhr der Schmelze aus einem Schmelze-Vorrat an die obere Stirnseite zur automatischen Nachfüllung des Schmelzfilms aufweist. Der Film bedeckt dabei die Stirnfläche des Formgebungsteils vollständig, und da das Kristallwachstum über die gesamte Erstreckung des Films erfolgt, besitzt der gezogene Kristall eine im wesentlichen der Konfiguration der oberen Stirnfläche des Formgebungsteils entsprechende Querschnittsform. Dieses in der genannten US- Patentschrift beschriebene Verfahren wird häufig als "EFG"-Verfahren bezeichnet, wobei die Bezeichnung "EFG" die Abkürzung für "Edge-defined, film-fed growth" dargestellt, was etwa mit "Kristallwachstum aus einem Schmelzfilm mit Form­ gebung durch Randbegrenzung" wiedergegeben werden kann.

Aus der DE-OS 25 37 099 ist die Verwendung von in beliebi­ ger Weise, darunter auch nach dem EFG-Verfahren, herge­ stellten rohrförmigen Halbleiterkörpern für Solarzellen bekannt. Die Rohrkörper können mit unterschiedlichen Quer­ schnitten ausgebildet sein und einen definierten Leitfähig­ keitstyp aufweisen und zur Erzeugung eines nahe an der Außenoberfläche gelegenen PN-Übergangs mit einer Zone ent­ gegengesetzten Leitfähigkeitstyps versehen sein. Dieses bekannte Verfahren führt somit zu rohrförmigen Solarzellen als Enderzeugnis.

Demgegenüber besteht jedoch aus veschiedenen Gründen, insbesondere im Hinblick auf einen hohen Wirkungsgrad an Stromausbeute, bezogen auf das eingesetzte (verhältnismäßig teure) Halbleitermaterial sowie aus geometrisch-konstruk­ tiven Gründen, ein steigendes Bedürfnis nach Planar-Solar­ zellenanordnungen mit im wesentlichen bandförmigen Halb­ leiterkörpern als Solarzellen. Auch in dieser Hinsicht, d. h. zum Zweck der Fabrikation ebener Solarzellen, ist das EFG-Verfahren attraktiv, da nach diesem Verfahren bandför­ miges Material mit kontrollierten Querschnittsabmessungen und kontrollierter Form sowie unbegrenzter Länge mit einer verhältnismäßig hohen Wachstumsgeschwindigkeit erhalten werden kann, ja sogar mehrere Bänder gleichzeitig in ein und demselben Kristallziehofen unter Verwendung mehrerer Formgebungsteile in einem einzigen Schmelztiegel gezogen werden können. Jedoch besteht ein Problem bei derartigen EFG-Bändern hinsichtlich des Auftretens von Defekten an den Rändern des Bandes. Obwohl hierüber noch keine voll­ ständige Gewißheit besteht, darf man annehmen, daß derar­ tige Randdefekte aus der Form des Meniskus oder der Fest- Flüssig-Grenzfläche an den Bandrändern und/oder aus der Akkumulation von in der Schmelze vorliegenden Verunreini­ gungen an oder nahe den Bandkanten resultieren. Diese Rand­ defekte sind nachteilig und bedingen in vielen Fällen eine Nachbehandlung der Bänder zur Beseitigung dieser Defekte, bevor die Bänder weiterverwendet werden können.

Der Erfindung liegt daher als Aufgabe die Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art zugrunde, mit dem in verhältnismäßig einfacher und billiger Vorgehensweise bandförmige Kristallkörper mit einer verbesserten Qualität, insbesondere mit geringeren Randfehlern, als dies bisher bei nach dem EFG-Verfahren hergestellten Bändern möglich war, herstellbar sind.

Zu diesem Zweck ist bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gemäß der Erfindung vorgesehen, daß (a) nach dem EFG-Verfahren ein rohrförmiger Körper aus dem Festkörpermaterial her­ gestellt und (b) dieser rohrförmige Körper in Längsrich­ tung in mehrere bandförmige Körper unterteilt wird.

Da ein rohrförmiger Körper einen kontinuierlichen, zusammen­ hängenden Querschnitt aufweist, besitzt er keine den Längskanten eines Bandes vergleichbaren Randbereiche. Daher weisen der­ artige rohrförmige Körper nicht die Randoberflächendefekte auf, wie sie normalerweise an eben-flachen Bändern oder anderweitigen konfigurierten Formteilen mit zwei oder mehreren definierten Seitenkanten beobachtet werden. Weiterhin weist ein nach dem EFG- Ziehverfahren hergestellter rohrförmiger Körper eine bessere Kristallinität auf als nach dem gleichen EFG-Ziehverfahren unter denselben Bedingungen hergestellte Bänder. Außerdem führt das Fehlen von Randkanten zu einer besseren Stabilität während des Ziehvorgangs, was eine größere Flexibilität beim Zieh­ vorgang ermöglicht und damit eine höhere Qualität der Kristalle gewährleistet. Außerdem können Siliciumrohre mit ziemlich hohen Ziehgeschwindigkeiten hergestellt werden.

Vorzugsweise erfolgt die Zerteilung des rohrförmigen Körpers durch Ätzung, etwa mit einem Ätzsäurestrahl.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung von Solarzellen kann der rohrförmige Körper zur Erzeugung eines ringförmigen Gleichrichter-PN-Übergangs vorbehandelt und sodann längsweise in der erwähnten Weise in nahezu ebene Bänder unterteilt werden, worauf die so er­ haltenen Bänder zu Solarzellen weiterverarbeitet werden.

Die Erfindung eignet sich allgemein zur Herstellung band­ förmiger Körper aus einer Vielfalt von Werkstoffen; in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele wird speziell die Herstellung von Solarzellen unter Verwendung von Silicium als Halbleitermaterial er­ läutert. Hierzu wird zunächst ein rohrförmiger Körper eines Leitfähigkeitstyps hergestellt, und dieser Körper sodann zur Erzeugung einer Zone von entgegengesetztem Leit­ fähigkeitstyp mit einem Gleichricht-PN-Übergang zwischen den beiden Zonen behandelt. Die Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit kann nach verschiedenen bekannten Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch Eindiffundieren oder durch Ionen-Implantation von Dotierungen oder durch Epi­ taxialabscheidung von Material des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Vorzugsweise wird die Zone durch Ein­ diffundieren einer geeigneten Dotierung in den Körpern er­ zeugt. Das heißt, falls der Hohlkörper ein P-Halbleiter ist, wird eine geeignete N-Dotierungssubstanz zur Erzeugung einer N-Leitfähigkeitszone eindiffundiert. Entsprechend wird, falls der Hohlkörper ein N-Halbleiter ist, eine ge­ eignete P-Dotierungssubstanz in den Halbleiterkörper zur Erzeugung einer P-Leitfähigkeitszone eindiffundiert.

Die Konzentration der Dotierungen in den P- bzw. N-Zonen der rohrförmigen Gebilde wird in an sich be­ kannter Weise nach dem Stand der Technik zur Erzielung des gewünschten spezifischen Widerstands der P- bzw. N-Zonen gesteuert. Für Solarzellen wird der spezifische Widerstand dieser Bereiche auf weniger als etwa 100 Ohm-cm und zur Erzielung des höchsten Energieumwandlungs-Wirkungsgrades vorzugsweise zwischen 0,001 bis etwa 10 Ohm-cm gehalten; des weiteren wird, um den Wirkungsgrad der Sammlung der photoelektrisch erzeugten Ladungsträger zu verbessern, die Tiefe des P-N-Übergangs von der Oberfläche, auf welcher die Strahlung auftrifft, klein gewählt, vorzugsweise in der Größenordnung von 1/2 µm.

Nach der Erzeugung des P-N-Übergangs wird der Hohlkörper längs­ weise in mehrere geringfügig gekrümmte, d. h. praktisch ebene flache längliche Siliciumstreifen unterteilt bzw. aufgeschnitten. Diese praktisch nahezu ebenen länglichen Streifen werden sodann mit Ohm'schen Kontakten oder Elektroden für die P- und N-Zonen versehen zum Anschluß der so erhaltenen Solarzellen- Einheiten an einen äußeren Stromkreis.

Gegenenfalls können die Solarzellen mit einem geeigneten Anti-Reflektionsfilm überzogen werden, um Reflektionsverluste der Sonnenstrahlung zu verringern oder eine Absorption von Infrarot-Strahlung zu unterbinden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in dieser zeigt

Fig. 1 in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Dar­ stellung einen rohrförmigen einkristallinen Siliciumkörper in einem ersten Stadium eines Herstellungsverfahrens für eine Solarzelle;

Fig. 2 in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Dar­ stellung den einkristallinen Körper aus Fig. 1 in einem zweiten Stadium der Solarzellen-Herstellung;

Fig. 3 in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Dar­ stellung den einkristallinen Körper aus Fig. 1 in einem dritten Stadium der Solarzellenherstellung;

Fig. 3A eine Teilstirnansicht in vergrößertem Maßstab des Körpers aus Fig. 3;

Fig. 4 in perspektivischer, teilweise weggebrochener Dar­ stellung den einkristallinen Körper aus Fig. 1 in einem vierten Stadium der Solarzellen-Herstellung;

Fig. 5 in perspektivischer, teilweise weggebrochener An­ sicht eine Solarzelle gemäß einer bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung;

Fig. 6 in perspektivischer Teilansicht einen rohrförmigen einkristallinen Körper zur Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung einzelner praktisch ebener Bänder.

In den Zeichnungsfiguren sind gleiche bzw. entsprechende Teile jeweils mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Im folgenden wird nun zunächst anhand der Fig. 1 bis 5 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben.

Gemäß Fig. 1 wird zunächst durch Ziehen aus einer mit Bor dotierten Siliciumschmelze von Halbleitereinheitsgrad in inerter Atmosphäre nach dem obenerwähnten EFG-Verfahren ein rohrförmiger Körper 10 aus im wesentlichen monokristallinem P-Silicium hergestellt. Der rohrförmige Körper wird aus einer in einem (nicht darge­ stellten) Quarzschmelztiegel enthaltenen Schmelze unter Ver­ wendung eines (nicht dargestellten) Formgebungsteils hergestellt, welches aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten und nach Art der beiden Hülsen 24, 26 in Fig. 1 der US-Patentschrift 36 87 633 gegenseitig gehalterten Graphitzylindern besteht. Der Abstand bzw. Spalt zwischen den beiden Graphitzylindern ist so bemessen, daß er als Kapillare für das geschmolzene Silicium wirkt; das Formgebungsaggregat ist so angeordnet, daß die Schmelze am unteren Ende der Kapillare eintreten und durch Kapillarwirkung bis zu ihrem oberen Ende aufsteigen kann. Dieser rohrförmige Körper 10 wird sodann in einen Diffusionsofen ein­ gebracht, wo er einem gasförmigen Gemisch aus Sauerstoff und Phosphoroxychlorid bei einer Temperatur von etwa 1000°C etwa 15 bis 30 Minuten lang ausgesetzt wird. Als Folge dieser Diffusionsbehandlung wird Phosphor in die Außen- und die Innen- Oberfläche des Rohrs eindiffundiert, wodurch ein N-P-N-Gebilde (vgl. Fig. 2 und 3A) mit verhältnismäßig flachen, oberflächen­ nahen äußeren und inneren N-Zonen 12 und 14 sowie dünnen Deckschichten 16 und 18 aus Siliciumdioxid an der Außen- und der Innenoberfläche gebildet wird. Die N-Zonen 12 und 14 besitzen jeweils eine Tiefe von 0,5 µm, die Deck­ schichten jeweils eine Dicke von etwa 300 nm. Die Bildung der Deckschichten rührt von der Gegenwart von Sauer­ stoff her, der als Transportmedium für das Phosphoroxychlorid verwendet wird.

Danach wird, wie aus Fig. 2 ersichtlich, das Rohr an seiner Außen- und seiner Innenoberfläche mit einem Abdecküberzug 20 und 22 aus einem positiv wirkenden Polymethylmethacrylat-Material überzogen. (Der Übersichtlichkeit halber sind in den Fig. 3 und 4 die N-Zonen 12 und 14 die Deckschichten 16 und 18 nicht eigens dargestellt.) Sodann wird der äußere Abdecküberzug 20 mit einem schmalen Lichtstrahlbündel belichtet, und zwar werden mehrere in Umfangsabständen verteilte geradlinige, schmale, in Längs­ richtung verlaufende Bereiche des Abdecküberzugs 20 durch das Strahlbündel belichtet und dadurch in ein Polymer von niedrigerem Molekulargewicht umgewandelt. Sodann wird das Rohr in ein Lösungs- bzw. Ätzmittel, wie beispielsweise Methylisobutylketon eingetaucht, wobei die nicht-belichteten Teile des Abdecküberzugs 20 intakt verbleiben, während die belichteten Bereiche, wie bei 24 in Fig. 3 angedeutet, weggelöst werden, wodurch schmale linienförmige Bereiche der äußeren Deckschicht 16 freigelegt werden.

Als nächster Verfahrensschritt wird das Rohr geätzt und hier­ durch in mehrere schmale Streifen 26 unterteilt, wie in Fig. 4 ersichtlich. Dieser Vorgang wird in zwei Stufen durchgeführt. In einer ersten Stufe wird das Rohr bei Zimmertemperatur etwa 1 bis 2 Minuten lang in HF eingetaucht, um die freigelegten schmalen Bereiche der äußeren Deckschicht 16 wegzulösen. In der zweiten Stufe wird das Rohr sodann bei Zimmertemperatur etwa 10 Minuten lang (die Zeitdauer wird im einzelnen durch die Dicke des Rohrs bestimmt) in KOH (oder in ein Gemisch aus einem Teil HF und drei Teilen HNO₃) eingetaucht, wodurch das Siliciumrohr in die bandförmigen Streifen 26 genauer Breite durch Ätzung aufgetrennt wird. Je nach der Zugfestigkeit des inneren Abdecküberzugs 22 und seiner Haftung an dem Rohr lösen sich die Streifen 26 von dem Überzug oder auch nicht, sobald das Ätzmittel sich durch die volle Wandstärke des Rohrs hindurch­ geätzt hat. Jedenfalls werden die durch Ätzung zugeschnittenen Streifen 26 aus dem Ätzbad entnommen und mit Trichloräthylen behandelt, um den inneren Abdecküberzug von den einzelnen Streifen 26 wegzulösen. Sodann werden die bandförmigen Streifen 26 bei Zimmertemperatur etwa 2 bis 3 Minuten lang in HF und nachfolgend in KOH (oder in ein Gemisch aus HNO₃ und HF) eingetaucht. Durch diesen Ätzschritt werden die inneren Deck­ schichten und die inneren N-Zonen 14 entfernt.

Danach wird jeweils Trichloräthylen auf die einzelnen bandförmi­ gen Streifen 26 aufgebracht, um die äußeren Abdecküberzüge 20 wegzulösen; sodann werden die Streifen 26 erneut bei Zimmertemperatur genügend lange (etwa 2 bis 3 Minuten lang) in HF getaucht, um die äußere Deckschicht 16, nicht jedoch die äußeren N-Zone 12 abzutragen.

Als letzter Verfahrensschritt werden Elektroden 30, 36 an den Außen- und Innenoberflächen der Streifen 26 aufgebracht (vgl. Fig. 5). Die Elektroden werden nach einem herkömmlichen Metallisierungs­ verfahren hergestellt. Im Ausführungsbeispiel bestehen die Elektroden aus Nickel und werden mittels nicht-elektrolytischer Plattierung aufgebracht. Alternativ können die Elektroden als durch Auf­ dampfabscheidung erzeugte Laminate ausgebildet sein und eine an dem Siliciumkörper haftende Aluminiumschicht sowie eine mit der Aluminiumschicht gebondete Silberschicht umfassen. Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist die Elektrode 30 an der Außenoberfläche des bandförmigen Streifens 26 gitterförmig ausgebildet mit verhältnismäßig breiten Seiten- und Endabschnitten 32 und verhältnismäßig schmalen Querabschnitten 34 in Abständen voneinander, derart daß der Hauptanteil der Außenoberfläche 38 des Siliciumkörpers unbedeckt bleibt und zum Empfang von Sonnenstrahlung offenliegt. Die zweite Elektrode 36 bedeckt die gesamte Erstreckung der Innenoberfläche des Siliciumkörpers. Das auf diese Weise erhaltene Gebilde stellt eine Solarzelle dar, welche einen durch eine gestrichelte Linie angedeuteten im wesentlichen planaren P-N-Übergang 40 verhältnismäßig dicht unter der äußeren, d. h. oberen Hauptfläche der Zelle aufweist, sowie die Elektroden 30 und 36 zum Anschluß der Zelle an eine elektrische Schaltung.

Das Vorhandensein der Deckschichten 16 und 18 aus Siliciumdioxid ist vorteilhaft, weil diese Schichten zum Schutz des Siliciumrohrs 10 bei einem eventuellen Durchschlag des Ätzmittels durch die Abdecküberzüge 20 und 22 dienen. Andererseits sind Deckschichten nicht erforderlich, falls die Abdecküberzüge mit genügender Sorgfalt aufgebracht werden, um die Innen- und Außenflächen des rohrförmigen Körpers gegen einen Angriff durch das Ätzmittel zu schützen, mit Ausnahme längs der Bereiche 24 wie oben beschrieben. Die Bildung der Deck­ schichten aus Oxid läßt sich vermeiden, indem man Stickstoff statt Sauer­ stoff als Transportmittel für den Dotierungsphosphor verwendet. Die Bildung der Oxidschichten läßt sich auch vermeiden, indem man Phosphor in den rohrförmigen Körper mittels Phosphengas eindiffundiert, das ohne Vermischung mit dem Transportmedium in einen Diffusionsofen eingeführt werden kann.

Die Bildung von Siliciumdioxid auf den Schichten an der Innen- und Außenoberfläche des Körpers läßt sich selbst dann erreichen, wenn der P-N-Übergang durch Ionen-Implantation statt durch Diffusion erzeugt wird. Die Ionen-Implantation wird nämlich im Vakuum ausgeführt, so daß keine Oxide gebildet werden können. Nach Beendigung der Ionen- Implantation wird daher das Rohr in einem Sauerstoffofen bei einer Temperatur von etwa 1000°C etwa 15 Minuten lang wärmebehandelt, wodurch an der Innen- und Außenoberfläche des Körpers Silicium­ dioxidschichten erzeugt werden. Diese Temperungs- bzw. Vergütungs­ behandlung erfolgt so, daß die Oxidschichten auf einer Dicke von etwa 2 bis 5 µm gehalten werden. Das Ionen-Implanta­ tionsverfahren bietet den Vorteil, daß der Dopant nur an der Außenoberfläche des rohrförmigen Körpers eingeführt wird, wo­ durch die Notwendigkeit zur nachträglichen Entfernung einer inneren Zone entgegengesetzter Leitfähigkeit entsprechend der N-Zone 14 entfällt. Bei Anwendung der Ionen-Implantation wird die Schichtfolge in dem Rohr 10 umgekehrt, derart daß es von innen nach außen eine innere Oxidschicht, eine P-Zone einen PN-Übergang, eine N-Zone sowie eine äußere Deckschicht aus Oxid aufweist. Die Längsunterteilungsätzung des mit Ionen-Implanta­ tion behandelten Rohrs ist im wesentlichen die gleiche wie bei Rohren, die durch Diffusion dotiert wurden. Weiterhin werden auch hier die Abdecküberzüge 20 und 22 auf die Innen- und Außenoberfläche des Rohrs aufgebracht, sodann werden die Bereiche 24 durch Belichtung und Weglösen der Abdecküberzüge erzeugt und schließlich die länglichen nahezu flachen Streifen 26 durch Eintauchen des rohrförmigen Körpers in ein geeignetes Ätzmittel. Nachdem die Abdeck­ überzüge und die inneren und äußeren Deckschichten in der beschriebenen Weise entfernt wurden, werden die Innen- und Außenelektroden an den Streifen 26 ebenfalls in der zuvor be­ schriebenen Weise angebracht.

Selbstverständlich kann auch bei Behandlung des Rohrs mit Ionen-Implantation die Erzeugung von Deckschichten aus Siliciumdioxid an der Innen - und der Außenoberfläche des rohrförmigen Körpers vermieden werden, indem man die Vergütungs- bzw. Temperungsbe­ handlung des Rohrs in einer Stickstoff- statt in einer Sauerstoff­ atmosphäre vornimmt.

Selbstverständlich kann die Längsauftrennung der rohrförmigen Körper zu bandförmigen Streifen 26 statt durch eine Ätzung durch einen mechanischen Schneidevorgang erfolgen.

In Fig. 6 ist ein alternatives Verfahren zum Zerschneiden des rohrförmigen Körpers in nahezu ebene Bänder veranschaulicht. In diesem Fall wird ein rohrförmiger Körper 10 A aus einem Material eines Leitfähigkeitstyps, beispielsweise N- oder P-Silicium, zur Erzeugung eines P-N-Übergangs 40 A nahe seiner Außenoberfläche behandelt. Der rohrförmige Körper wird sodann zerschnitten, indem man einen feinen Strahl 46 einer ausgewählten Ätzlösung, beispielsweise HF und HNO₃ oder KOH im Fall von Silicium, gegen die Außenoberfläche des rohrförmigen Körpers richtet. Der Ätz­ strahl wird mittels einer mit einem Ätzlösungsvorrat verbundenen Düse 48 gegen den rohrförmigen Körper gerichtet. Die Düse und der rohrförmige Körper werden dabei relativ zueinander einer Vorschubbewegung unterworfen, derart daß der Ätzstrahl entlang dem rohrförmigen Körper geführt wird und das Rohr so in Längs­ richtung aufgeschnitten wird. Der rohrförmige Körper 10 A wird schrittweise um seine Längsachse weitergedreht, derart daß der Ätzstrahl 46 den rohrförmigen Körper längs ausgewählten, in Umfangsabständen voneinander liegenden Bereichen aufschneidet. Das Strahlätzverfahren wird hier nicht mit näheren Einzelheiten beschrieben, da es in der Fachwelt bekannt und beispielsweise bei C. R. Booker und R. Stickler, British Journal Applied Physics, 1962, Bd. 13, S. 446 beschrieben ist. Falls an den Außen- und/ oder Innenoberflächen des Rohrs Siliciumoxide vorliegen, können diese mittels einer geeigneten Ätzlösung, wie zuvor beschrieben entfernt werden, und zwar vor oder nach dem Zerschneiden des Rohrs nach dem vorstehend beschriebenen Strahlätzverfahren.

Falls die rohrförmigen Körper 10 zunächst mit einem geeigneten Durchmesser gezogen werden, können sie in Längsrichtung zu länglichen Körpern von allgemein gesehen bandförmigen Konfigura­ tion zerschnitten werden, wobei jedoch diese Bänder im Quer­ schnitt eine geringfügige kreisförmige Krümmung aufweisen, statt vollkommen flach zu sein. Beispielsweise kann ein Siliciumrohr von ca. 50,8 mm Durchmesser in 6 Abschnitte von ca. 25,4 mm Breite unter­ teilt werden, welche eine Erhebung von etwa 3,7 mm aufweisen. Die Krümmung im Querschnitt kann hinreichend geringfügig ge­ halten werden, damit die nach diesem Verfahren hergestellten Solarzellen als Austauschzellen für aus ebenen Bändern herge­ stellte Solarzellen verwendet werden können. Außerdem darf angenommen werden, daß für bestimmte Anwendungszwecke eine Solarzelle, die an ihrer Strahlungsempfängeroberfläche eine geringfügige kreisförmige Krümmung aufweist, Vorteile gegenüber einer herkömmlichen eben-flachen Solarzelle besitzen kann.

Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, daß die danach erhaltenen bandförmigen Streifen 26 im wesentlichen frei von den eingangs erwähnten "Randdefekten" sind. Durch die Eliminie­ rung derartiger Randdefekte wird der Gesamtwirkungsgrad der hieraus hergestellten Solarzelle erhöht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die rohrförmigen Körper nach dem EFG-Ver­ fahren mit im wesentlichen der gleichen Ziehgeschwindigkeit wie flach-ebene Bänder gezogen werden können, mit der Folge, daß sich eine höhere Produktivität der Banderzeugung zur Herstellung von Solarzellen ergibt, falls man rohrförmige Körper anstelle von Bändern zieht und die Rohre in der hier beschriebenen Weise auftrennt. Das Ziehen rohrförmiger Körper nach dem EFG-Verfahren ist einfacher und leichter als das Ziehen von zweidimensionalen bandförmigen Teilen.

Vorstehend wurde als Ausführungsbeispiel die Herstellung von Solarzellen ausgehend von der Erzeugung eines im wesentlichen monokristallinen Rohrs von im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt beschrieben. Jedoch ist dem Fachmann auf dem Gebiet des Kristallziehens nach dem EFG-Verfahren ohne weiteres klar, daß sich die Vorteile der Erfindung auch bei Verwendung von rohrförmigem Ausgangs­ material von ovaler oder polygonaler Querschnittsgeometrie mit nachträglichem Zerschneiden dieser Rohre zu flach-ebenen oder nahezu ebenen Bändern erzielen lassen.

Eine weitere Abwandlungsmöglichkeit umfaßt die folgenden Ver­ fahrensschritte: (a) Herstellung rohrförmiger Körper wie zuvor beschrieben, (b) Zerschneiden bzw. Unterteilen der Körper in Längsrichtung zu bandförmigen Abschnitten und (c) Behandlung der einzelnen Abschnitte zur Erzeugung von P-N-Übergängen nach bekannten Verfahren, mit abschließender Anbringung von Vorder- und Rückseiten-Elektroden wie zuvor beschrieben.

Bei der Anwendung der Erfindung kann offensichtlich von der Verwendung von N-Silicium-Röhren ausgegangen und in diesen eine P-Schicht oder -Zone zur Erzeugung des erforderlichen P-N- Übergangs eingebracht werden. Die Rohre und Solarzellen können des weiteren statt aus Silicium aus einem anderweitigen geeigne­ ten Material, beispielsweise Cadmium-Tellurid hergestellt werden.

Eine Dotierung der Rohre oder Bänder ist offensichtlich nicht erforderlich im Fall von Saphir-Bändern zur Verwendung als Substrate für integrierte Schaltungsanordnungen aus Silicium.

Weitere Vorteile und Abwandlungsmöglichkeiten ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres. So könnten beispielsweise die Elektroden an den Siliciumrohren vor deren Zerschneiden ange­ bracht werden, statt sie erst an den gesonderten Abschnitten 26 anzubringen. Selbstverständlich müßten hierbei jegliche an dem Rohr vorhandenen Diffusionsoxide entfernt werden, bevor die Elektroden auf dem Rohr abgeschieden werden könnten. Eine weitere Abwandlung besteht in der Verwendung eines ätzbeständi­ gen Wachses anstatt des Photoabdecküberzugs und der selektiven Entfernung von Teilen des Wachses durch Wegkratzen mit einem geeigneten Werkzeug, derart daß schmale Bereiche des Rohrs wie bei 24 in Fig. 3 freigelegt werden. Nach dem Zerschneiden des Rohrs zu Streifen 26 durch die oben beschriebenen Ätz­ behandlung der Bereiche 24, kann das Wachs von den Abschnitten mittels eines geeigneten organischen Lösungsmittels, beispiels­ weise, Naphtaa, Toluol usw., entfernt werden.

Abschließend sei noch betont, daß die Bezeichnung "im wesent­ lichen monokristallin" im hier verwendeten Sinn einen kristallinien Körper bezeichnen soll, der aus einem einzelnen Kristall oder zwei ober mehr Kristallen, beispielsweise also ein Bikristall oder ein Trikristall, besteht, die gemeinsam in Längsrichtung gezogen werden, jedoch voneinander durch eine Korngrenze mit einem verhältnismäßig kleinen Winkel (d. h. kleiner als etwa 4°) voneinander getrennt sind.

Claims (10)

1. Auf dem EFG-Verfahren beruhendes Verfahren zur Her­ stellung von insbesondere im wesentlichen einkristalli­ nen bandförmigen Körpern aus kristallinem Festkörper­ material zur Verwendung für elektronische Festkörper­ anordnungen, insbesondere aus Halbleitermaterial für Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - (a) nach dem EFG-Verfahren ein rohrförmiger Körper (10) aus dem Festkörpermaterial hergestellt und
• - (b) dieser rohrförmige Körper (10) in Längsrichtung in mehrere bandförmige Körper (26) unterteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (10) mit im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper mit polygonalem Querschnitt hergestellt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Festkörpermaterial aus Halbleitermaterial, insbesondere Silizium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem rohrförmigen Körper (10) vor seiner längs­ weisen Unterteilung ein photovoltaisch wirksamer PN-Übergang erzeugt wird, der sich in der Nähe von einer Mantelfläche erstreckt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der photovoltaisch wirksame PN-Übergang durch Ein­ diffundieren einer Dotierungssubstanz in den rohrförmig­ gen Körper (10) erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der photovoltaisch wirksame PN-Übergang in dem rohr­ förmigen Körper (10) durch Ionen-Implantation erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die längsweise Unterteilung des rohrförmigen Körpers (10) durch selektives Herauslösen ausgewählter Bereiche (24) mit einem flüssigen Ätzlösungsmittel erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man selektive Bereiche des rohrförmigen Körpers (10) mit einem gegenüber dem Ätzlösungsmittel beständigem Ab­ decküberzug (20, 22) überzieht, derart daß diese vor­ gegebenen Bereiche gegen Lösungsangriff durch das Ätzlösungsmittel geschützt sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man auf den Oberflächen des rohrförmigen Körpers (10) einen Abdecküberzug (20, 22) erzeugt, daß man ausge­ wählte Bereiche (24) dieses Überzugs entfernt und daß man zur Unterteilung des rohrförmigen Körpers in die bandförmigen Teilkörper (26) des rohrförmigen Körper in den Bereichen (24), in welchen der Überzug entfernt wurde, ätzt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdecküberzug aus einem Wachs besteht und daß vorgegebene linienförmige Bereiche des Über­ zugs durch Wegkratzen entfernt werden.