DE2854652C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, wobei der Körper auf seiner zu bestrahlenden Fläche und auf seiner der zu bestrahlenden Fläche abgewandten Seite ohmisch kontaktiert ist. Sie bezieht sich ferner auf eine Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, der auf seiner zu bestrahlenden Fläche einen Schottky-Kontakt und auf der der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegenden Seite eine ohmsche Kontaktierung aufweist
Derartige Solarzellen sind aus der DE-OS 26 32 987 oder aus der US-PS 40 64 521 bekannt.
Diese Solarzellen sind dazu geeignet, Sonnenstrahlung in brauch­ bare elektrische Energie umzuwandeln. Sie lassen sich durch Glimmentladung in Silan (SiH4) herstellen, indem zunächst ein Körper aus hydriertem, amorphem Silizium abgeschieden und dann auf dem Silizium Platin oder ein anderes Metall hoher Austrittsarbeit aufgebracht wird. Eine bei dem Aufdamp­ fen des Metallfilms gebildete Schottky-Sperrschicht zeigt sofort nach ihrer Bildung schlechte Diodeneigenschaften und erfordert ein Anlassen für etwa 15 Minuten bei etwa 200°C. Dieser zeitaufwendige Prozeß vergrößert die Gesamtkosten der fertigen Zelle.
Versuche, beim Herstellen von Solarzellen mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium die Kosten herabzusetzen und die Herstellungsgeschwindigkeit zu erhöhen, z. B. durch Aufstäuben eines Platinfilms, führten dazu, daß ein abnorm hoher Prozentsatz der Solarzellen Kurz- oder Nebenschlüsse aufwies. Elektrische Kurzschlüsse treten dann auf, wenn ein Nadelloch in dem amorphen Siliziumkörper vorhanden ist und sich die Vorder- und Rückseitenelektroden berühren. Ein Nebenschluß führt zu einem Ladungsverlust im amorphen Körper infolge einer unvollkommen ausgebildeten Sperrschicht oder zu einem ohmschen Kontakt mit dem Metall hoher Austrittsarbeit anstelle des gewünschten sperrenden Schottky- Kontakts. Durch elektrische Kurz­ schlüsse oder Nebenschlüsse wird die Leistung der Solarzel­ le entweder stark reduziert oder vollkommen zunichte ge­ macht. Die rückseitige Elektrode kann die amorphes Silizium enthaltende Solarzelle auch empfänglich für Kurz- oder Nebenschlüsse machen, welche wiederum den Gesamtwirkungs­ grad und die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie verschlechtern können. Im übrigen nehmen die das Entstehen von Kurz- oder Nebenschlüssen verursachenden So­ larzellen-Fehler mit der Zellenfläche stark zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Materialien vorzu­ schlagen, die durch Zerstäuben oder Ko-Zerstäuben (gleich­ zeitiges Zerstäuben von mehreren Stoffen) auf amorphes Sili­ zium aufzubringen sind, so daß das Herstellungsverfahren beschleunigt wird, und die die Ursachen zum Entstehen der Kurz- und Nebenschlüsse vermindern und/oder örtlich begren­ zen.
Bei einer Solarzelle, deren Halbleiterkörper auf der zu bestrahlenden Fläche und auf der der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegenden Seite ohmisch kontaktiert ist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine auf der zu bestrahlenden Fläche des Körpers befindliche, mit einer entartet dotierten Schicht des Körpers einen ohmschen Kon­ takt bildende, transparente Cermet-Schicht mit einem Metall hoher Austrittsarbeit, bedeckt mit einer Metallschicht, und eine den Körper auf der der Strahlung abgewandten Seite ohmisch kontaktierende dicke Cermet-Schicht, welche dicker als die transparente Cermet-Schicht ist und mit einer Me­ tallschicht versehen ist.
Bei einer Solarzelle, deren Halbleiterkörper auf der zu bestrahlenden Fläche einen Schottky-Kontakt und auf der der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegenden Seite eine ohmsche Kontaktierung aufweist, ist die erfindungsgemäße Lösung vorstehender Aufgabe gekennzeichnet durch eine ein Metall hoher Austrittsarbeit enthaltende, transparente Cer­ met-Schicht, die mit einer eigenleitenden Schicht des Kör­ pers einen Schottky-Kontakt bildet und mit einer Metall­ schicht bedeckt ist, sowie eine auf der der Strahlung abgewandten Seite des Körpers eine ohmsche Kontaktierung bildende dicke Cermet-Schicht, welche dicker als die trans­ parente Cermet-Schicht ist und mit einer Metallschicht ver­ sehen ist.
Cermets sind bestimmte, aus feindispergierten Mischungen von sich nicht miteinander verbindenden Metallen und Isolatoren be­ stehende Zusammensetzungen, die auch als Metall­ keramik bzw. Granalien oder gekörntes Metall bezeichnet werden. Solche Metallkeramiken, die nach den Angaben in der US-PS 40 71 426 in einem großen Widerstandsbereich her­ stellbar sind, können gegenüber einkristallinem, N-leiten­ dem Silizium und Gallium-Arsenid als Schottky-Sperrschicht wirken. Wegen der Unterschiede zwischen kristallinem und amorphem Silizium kann aus dem Bekann­ ten nicht geschlossen werden, ob eine in kristallinem Sili­ zium eine Schottky-Sperrschicht erzeugende Metallkeramik die gleiche Wirkung auch auf amorphes Silizium hat oder nicht. In N-leitendem, kristallinem Silizium eine Schott­ ky-Sperrschicht bildende Metalle, wie Nickel, neigen näm­ lich dazu, auf eigenleitendem oder isolierendem, amorphem Silzium ohmsche Kontakte zu bilden.
Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der schematischen Darstellung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Solarzelle mit einem eine Metallkeramik-Schottky-Sperrschicht und eine dicke Metallkeramik-Schicht aufweisenden amorphen Si­ liziumkörper; und
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine invertierte PIN-Solar­ zelle mit transparenter Metallkeramik-Schicht hoher Metall-Austrittsarbeit und einer dicken Metallkera­ mik-Schicht an einem amorphen Siliziumkörper.
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen wird eine als Metall hoher Austrittsarbeit wirkende bzw. eine eine hohe Metall­ austrittsarbeit aufweisende Metallkeramik verwendet. Metall­ keramiken haben die allgemeine Formel
M x J (1-x),
worin M ein Metall, J einen Isolator bzw. Keramik-Isolator und x den zwischen 0,1 und 1,0 zu variierenden Metallan­ teil des gesamten Metallkeramikvolumens darstellt. Der Isolator kann z. B. SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, MgO, TiO2, ZrO2, Si w O y N z (Siliziumoxinitrid) oder eine für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes transparente Keramik mit größerem Bandabstand als etwa 4,0 eV sein.
Die der Sonnenstrahlung auszusetzende Metallkeramik, d. h. die "Vorder"-Metallkeramik, enthält ein transparantes Metall hoher Austrittsarbeit, z. B. Platin, Iridium, Rhodium oder Rhenium. Die Konzentration x des Metalls, bezogen auf das Gesamtvolumen des Cermets, kann zwischen etwa 0,1 und etwa 0,85, vorzugsweise zwischen etwa 0,25 und etwa 0,45, schwanken. Die Metallkeramik-Schicht besitzt eine Dicke zwischen etwa 5 und etwa 20 nm.
Die dicke Metallkeramik, d. h. die rückwärtige Metall­ keramik-Elektrode, ist etwa 20- bis etwa 100mal dicker als die Vorder-Metallkeramik. Durch Verwendung verschiedener Metalle stellt die dicke Metallkeramik-Schicht einen Kon­ takt nach Art eines Ballastwiderstandes dar, der die Solar­ zelle aus amorphem Silizium gegen das Auftreten elektrischer Kurz- und Nebenschlüsse schützt bzw. letztere örtlich be­ grenzt. Geeignete Metalle für die dicke Metallkeramikschicht sind beispielsweise Nickel, Niob, Molybdän, Wolfram und Titan.
Der Widerstand der Rückseiten-Metallkeramik soll zwischen ¹/₁ und etwa ¹/₁₀₀ des Widerstandes der hydrierten, amorphen, N-leitenden Siliziumschicht liegen. Das zuge­ hörige x soll zwischen etwa 0,20 und etwa 0,75, insbe­ sondere zwischen etwa 0,40 und etwa 0,55, des gesamten Metallkeramik-Volumens liegen. Das ver­ wendete Metall soll weder mit dem in der Metallkeramik enthal­ tenden Nichtleiter noch mit dem hydrier­ ten, amorphen Siliziumkörper reagieren. Außerdem soll die dicke Metallkeramik nicht leicht zu oxidieren sein. Der spezifische Widerstand kann in einer Me­ tallkeramik-Schicht von etwa 200 bis etwa 1500 nm, ins­ besondere 500 bis etwa 1200 nm Dicke zwischen etwa 10 Ohm/cm und etwa 104 Ohm/cm liegen. Außerdem soll die dicke Metallkeramik ebenso dick oder dicker sein als der Halbleiterfilm, um den Effekt von Kurz- und Nebenschlüs­ sen in der amorphen Siliziumschicht zu minimieren.
Fig. 1 zeigt eine invertierte Schottky-Sperrschicht-Solar­ zelle 10 mit hydriertem, amorphem Silizium. Zu der Solar­ zelle 10 gehört ein Glas-Substrat 12, durch das auf­ treffende Sonnenstrahlung 100 dringt. Das Glas soll eine hohe optische Durchlässigkeit besitzen und sein Ausdehnungs­ koeffizient soll demjenigen des amorphen Silizium gut an­ gepaßt sein. Außerdem soll die Oberfläche des Glases so glatt wie irgend möglich sein, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Nadellöchern und Kurzschlüssen in den anschließend aufzubringenden Schichtstrukturen möglichst herabzusetzen. Geeignete Gläser sind z. B. Kalknatronglas, Quarzgut, Borsilikatglas o. ä.
Auf das Substrat 12 ist eine transparente leitende Oxid­ schicht 14, z. B. Indium-Zinn-Oxid, Kadmium-Stannat, Antimon-Zinn-Oxid oder ähnliches niedergeschlagen. Die transparente, leitende Oxidschicht 14 dient als Anti­ reflexionsschicht und als eine Elektrode der amorphes Silizium enthaltenden Solarzelle 10. Die transparente leitende Oxidschicht 14 soll einen Widerstand von wenigstens etwa 10 Ohm/Quadrat oder weniger haben und einen ohmschen Kontakt gegenüber einer nachfolgend in den Bestandteilen gleichzeitig aufgestäubten Metallkeramik- Schicht 16 bilden. Auf letztere trifft die Sonnenstrahlung auf. Die Metallkeramik-Schicht 16 wirkt wie eine Schottky- Sperrschicht gegenüber einer hydrierten, amorphen Silizium­ schicht 18.
Die Dicke der transparenten, leitenden Oxidschicht 14 kann zwischen etwa 200 und etwa 1000 nm liegen. Diese Dicke soll mit Rücksicht auf die Antireflexionseigenschaft auf bekannte Weise optimiert werden. Bei großflächigen Sili­ zium-Solarzellen mit hydriertem, amorphem Silizium, z. B. mit einer Fläche von mehr als 3 cm2, kann die transparente, leitende Oxidschicht 14 durch eine bekannte, den bei Be­ trieb der Zelle erzeugten Strom abführende Gitterstruk­ tur ergänzt werden. Auf der transparenten, leitenden Oxidschicht 14 ist ein Draht 15 ohmisch kontaktiert. Die transparente, ein Metall hoher Austrittsarbeit enthalten­ de Metallkeramikschicht 16 ist bis zu einer Dicke von etwa 2 bis etwa 20 nm, vorzugsweise bis zu einer Dicke zwischen etwa 8 und etwa 12 nm, mit mehr als 3 MHz auf die transparente, leitende Oxidschicht 14 durch Hochfrequenz - in ihren Bestandteilen (Metall, Keramik) gleichzeitig - aufgestäubt worden.
Die hydrierte, amorphe Siliziumschicht 18 wird in bekann­ ter Weise (vgl. US-PS 40 64 521) aufgebracht. Es wird dabei zunächst eine eigenleitende Zone 18 b und dann eine N⁺-leitende Zone 18 a erzeugt. Die letzt­ genannte N⁺-leitende Zone 18 a hat eine Dicke von etwa 40 nm. Die Dicke der eigenleitenden Zone 18 b kann zwischen etwa 500 und etwa 1000 nm liegen.
Auf die hydrierte, amorphe Siliziumschicht 18 wird eine dicke Metallkeramikschicht 20 durch gleichzeitiges Hoch­ frequenz-Zerstäuben oberhalb von 3 MHz eines geeigneten Metalls und eines Isolators bis zu einer Dicke von etwa 500 bis etwa 1500 nm niedergeschlagen. Anschließend wird die dicke Metallkeramikschicht 20 mit einer Metallschicht 22 von etwa 100 nm Dicke abgedeckt. Die Metallschicht 22 kann aus Niob, Aluminium, Nickel o. ä. bestehen und soll einen ohmschen Kontakt mit der dicken Metallkeramikschicht 20 bilden. Die Metallschicht 22 kann bei Bedarf mit einer (nicht gezeichneten) Schutzschicht abgedeckt werden. Ein Draht 23 oder ein anderer Leiter zum Abführen der bei Bestrahlung der Solarzelle mit Sonnenstrahlung 100 er­ zeugten elektrischen Energie ist an der Metallschicht 22 befestigt.
Durch die Absorption von Sonnenstrahlung 100 in dem Körper der hydrierten, amorphen Siliziumschicht 18 werden La­ dungsträger, d. h. Elektronen und Löcher, erzeugt und ent­ weder zu der dicken Metallkeramikschicht 20 oder zu der eine hohe Austrittsarbeit aufweisenden Metallkeramik-Schicht 16 geschwemmt und dort als elektrischer Strom der Zelle ge­ sammelt.
In Fig. 2 ist eine invertierte bzw. umgekehrte PIN-Solar­ zelle 30 mit einem Körper aus amorphem Silizium dargestellt. Die Solarzelle 30 enthält ein Glas-Substrat 32 mit einer darauf liegenden, transparenten, leitenden Oxidschicht 34 von etwa 200 bis etwa 500 nm Dicke. Auf die Oxidschicht 34 ist eine transparente Metallkeramik-Schicht 36 hoher Austritts­ arbeit von etwa 5 bis etwa 20 nm Dicke so niedergeschlagen, daß ein ohmscher Kontakt gegenüber der Oxidschicht 34 be­ steht. Zum Abführen des während der Bestrahlung der Solar­ zelle 30 mit Sonnenstrahlung 100 erzeugten Stroms ist die leitende Oxidschicht 34 mit einem Draht 35 ohmisch kontak­ tiert.
Auf der Metallkeramik-Schicht 36 liegt eine PIN-Schichten­ folge 38 aus hydriertem, amorphem Silizium. Die P⁺-Zone 38 c der PIN-Schichtenfolge 38 hat eine Dicke zwischen etwa 10 und etwa 30 nm und haftet gut an der Metallkeramik- Schicht 36 hoher Austrittsarbeit. Die eigentliche Zone 38 b der PIN-Schichtenfolge 38 soll eine Dicke zwischen etwa 500 und etwa 1000 nm besitzen. Auf der eigenlei­ tenden Zone 38 b liegt eine N⁺-Zone 38 a mit einer Dicke zwischen etwa 20 und etwa 50 nm. Auf die N⁺-Zone 38 a ist eine dicke Metallkeramik-Schicht 40 von etwa 500 bis etwa 1500 nm Dicke aufgebracht worden. Die dicke Metallkeramik-Schicht 40 bildet mit der aus amor­ phem Silizium bestehenden PIN-Schichtenfolge 38 einen wiederum mit ohmschem Kontakt eine Metallschicht 42 nie­ dergeschlagen und mit einem Draht 43 zum Abführen des in der Solarzelle 30 gegebenenfalls erzeugten Stroms ohmisch kon­ taktiert.
Da eine Metallkeramikschicht hoher Austrittsarbeit auf der zu bestrahlenden Seite und eine dicke Metallkeramikschicht auf der Rückseite erforderlich ist, kann die amorphes Silizium enthaltende Solarzelle in einer Reaktions-Kammer in sich aneinander anschließenden Verfahrensstufen hergestellt werden. Dadurch wird die Bearbeitungszeit verkürzt. Außerdem wird es durch die Verwendung der Metallkeramikfilme möglich, großflächige Solarzellen ohne übermäßige Kurz- oder Nebenschlüsse in der Zellen­ struktur herzustellen.
Beispiel: Ein aus Floatglas hergestelltes Substrat, welches wegen seiner Glätte besonders geeignet ist, wird in einer Reinigungsmittel-Lösung und in einem Ultraschall­ bad gewaschen, dann mit Wasser abgespült und bei etwa 100°C in staubfreier, heißer Luft getrocknet. Auf das Glassubstrat wird Indium-Zinn-Oxid mittels Hochfrequenz aufgesprüht, bis die entstehende Schicht einen Widerstand von etwa 10 Ohm/Quadrat hat. Der Hochfrequenz-Generator wird dabei mit etwa 15,6 MHz betrieben. Die zu besprühenden Targets waren bei einem Ausführungsbeispiel Platten von etwa 14,6 cm Durchmesser. Anschließend wird ein schmaler Rand rund um das Substrat mit Hilfe einer Glimmer-Maske abgedeckt, um zu verhindern, daß die nachfolgend aufzu­ bringenden Filme auf dem Indium-Zinn-Oxid in dem Randbe­ reich abgeschieden werden, und um auf diese Weise Platz zum Anbringen eines Drahtes oder eines anderen Leiters zum Ab­ führen des in der Zelle zu erzeugenden Stromes zu schaffen. Das System wird auf etwa 5 bis 6 × 10-5 Pa entlüftet, das Substrat wird auf etwa 230°C erwärmt und Argon-Gas wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 sccm in das System eingegeben. Der Argon-Gasstrom wird aufrechterhalten, so daß sich in der Zerstäubungskammer ein Argondruck von etwa 600 bis 700 Pa einstellt. Das Target wird zunächst während einer Zeitdauer von etwa 15 Minuten bei mit einer Blende abgedecktem Substrat vorgesprüht. Anschließend wird nach Öffnen der Blende das Sprühen während einer Dauer von 1,2 Minuten fortgesetzt. Dabei bildet sich eine Schicht von etwa 8 nm einer aus Pt-SiO2 bestehender Metallkeramik auf der Unterlage. Diese Platin-Keramik­ schicht weist einen Platin-Anteil von etwa 25 bis etwa 40% des gesamten abgeschiedenen Metallkeramikvolumens auf.
Bei dem Systemdruck von etwa 6 bis 7 × 10-5 Pa wird das Substrat weiter auf etwa 330°C erhitzt, und es wer­ den die in gewünschter Weise dotierten Schichten aus amor­ phem Silizium in bekannter Weise aufgebracht (vergl. US-PS 40 64 521); anstelle einer Gleichstromglimmentla­ dung wird jedoch eine kapazitive Hochfrequenzentladung angewendet. Es werden etwa 25 Sekunden benötigt, um P⁺-leitendes, hydriertes, amorphes Silizium mit einer Schichtdicke von etwa 20 nm abzuscheiden. Die eigenleiten­ de Schicht wird in etwa 11 Minuten mit einer Dicke von etwa 500 nm niedergeschlagen. Das N-leitende, hydrierte, amorphe Silizium wird auf das eigenleitende, amorphe Silizium bis zu einer Dicke von etwa 90 nm in etwa 2 Minu­ ten aufgebracht.
Die dicke Metallkeramik-Schicht wird durch Hochfrequenz- Zerstäuben eines Targets aus Ni-SiO2-Metallkeramik, das zwischen etwa 40 und etwa 55 Vol.-% Nickel enthält, auf die amorphe Siliziumschicht niedergeschlagen. Im Normal­ fall sind etwa 60 Minuten ausreichend, um diese Metallkeramik mit einer Schichtdicke von etwa 900 nm aufzutragen. Nach dem Aufbringen der dicken Metallkeramik-Schicht wird die bisherige Maske entfernt und eine kleinere Maske auf die Solarzelle mit amorphem Siliziumkörper aufgebracht. Danach wird durch Hochfrequenz-Zerstäubung während einer Zeit­ dauer von etwa 30 Minuten Aluminium mit einer Schicht­ dicke von etwa 500 nm aufgebracht. Darauf folgt das An­ bringen eines zum Abführen in der Zelle erzeugten Stromes vorgesehenen Drahtes an der Aluminiumschicht.
Zum Abscheiden der Schichten aus amorphem Silizium wurde ein SiH4-Strom von 20 sccm verwendet. Das P⁺-Dotieren er­ folgte durch Hinzufügen von 0,05% B2H6 zum SiH4. Zum N⁺- Dotieren wurde dem Silan 0,1% PH3 hinzugefügt. Der Gesamt­ druck der Gase während des Abscheidens der Schichten aus amorphem Silizium betrug etwa 2,5 bis 3,0 Pa. Es wurde eine Hochfrequenz-Energie von etwa 80 W benutzt.
Selbstverständlich kann der dicke Metallkeramikfilm auch in anderen Solarzellen mit amorphem Silizium Anwendung finden, z. B. in nicht-invertierten PIN-Konfigurationen, NP-Strukturen, Solarzellen mit I-Übergang, Sperrschicht- Fotoeffekt-Solarzellen mit Hetero-Übergang u. ä. Wenn schließlich eine nicht durch das amorphe Silizium absor­ bierte Sonnenstrahlung absorbierende Metallkeramik-Schicht benutzt wird, z. B. eine solche, die im infraroten Teil des Sonnenspektrums absorbiert, entsteht eine auch als foto­ thermischer Konverter wirksame Solarzelle. Diese kann dann also sowohl aus der Sonnenstrahlung als auch aus einem um die Zelle zirkulierenden Wärmeaustauschmedium Energie bzw. elektrischen Stroms gewinnen.

Claims (10)

1. Solarzelle (30) mit einem Körper (38) aus hydriertem, amorphem Silizium, wobei der Körper (38) auf seiner zu bestrahlenden Fläche und auf seiner der zu bestrahlen­ den Fläche abgewandten Seite ohmisch kontaktiert ist, gekennzeichnet durch eine auf der zu bestrahlenden Fläche des Körpers (38) befindliche, mit einer ent­ artet dotierten Schicht (38 c) des Körpers einen ohmschen Kontakt bildende, transparente Cermet-Schicht (36) mit einem Metall hoher Austrittsarbeit, bedeckt mit einer transparenten, leitenden Oxidschicht (34), und eine den Körper (38) auf der der Strahlung (100) abgewandten Seite ohmisch kontaktierende dicke Cermet-Schicht (40), welche dicker als die transparente Cermet-Schicht (36) ist und mit einer Metallschicht (42) versehen ist (Fig. 2).
2. Solarzelle (10) mit einem Körper (18) aus hydriertem, amorphem Silizium, der auf seiner zu bestrahlenden Fläche einen Schottky-Kontakt und auf der der zu be­ strahlenden Fläche gegenüberliegenden Seite eine ohmsche Kontaktierung aufweist, gekennzeichnet durch eine ein Metall hoher Austrittsarbeit enthaltende, transparente Cermet-Schicht (16), die mit einer eigen­ leitenden Schicht (18 b) des Körpers einen Schottky-Kon­ takt bildet und mit einer transparenten, leitenden Oxidschicht (14) bedeckt ist, sowie eine auf der der Strahlung (100) abge­ wandten Seite des Körpers (18) eine ohmsche Kontaktie­ rung bildende dicke Cermet-Schicht (20), welche dicker als die transparente Cermet-Schicht (16) ist und mit einer Metallschicht (22) versehen ist (Fig. 1).
3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Material der dicken Cermet-Schicht (20, 40) nach der Formel M x J (1-x)zusammengesetzt ist, wobei M ein Metall und J ein Iso­ lator ist und x einen Wert zwischen etwa 0,20 und etwa 0,75 hat.
4. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator des Cermets SiO2, Al2O3, Si3N4, BN, MgO, TiO2, ZrO2, Siliziumoxinitrid oder ein isolierendes keramisches Material mit einem größeren Bandabstand als etwa 4,0 eV ist.
5. Solarzelle nach nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall hoher Austrittsarbeit Nickel, Niob, Molybdän, Wolfram, Titan, Chrom oder Eisen vorge­ sehen ist.
6. Solarzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von x zwischen etwa 0,40 und etwa 0,55 liegt.
7. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dicke Cermet- Schicht (20, 40) eine Stärke von etwa 500 bis etwa 1500 nm hat.
8. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienwider­ stand der dicken Cermet-Schicht (20, 40) etwa ¹/₁ bis ¹/₁₀₀ des Widerstandes des hydrierten, amorphen Sili­ ziums beträgt.
9. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18, 38) aus hydriertem, amorphem Silizium mit Hilfe einer Glimmentladung in einer Silizium- und Wasserstoff-Ato­ me enthaltenden Atmosphäre erzeugt ist.
10. Solarzelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre Silan enthält.
DE19782854652 1978-04-24 1978-12-18 Solarzelle Granted DE2854652A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/899,564 US4162505A (en) 1978-04-24 1978-04-24 Inverted amorphous silicon solar cell utilizing cermet layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2854652A1 DE2854652A1 (de) 1979-10-31
DE2854652C2 true DE2854652C2 (de) 1990-08-02

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Family Applications (1)

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DE19782854652 Granted DE2854652A1 (de) 1978-04-24 1978-12-18 Solarzelle

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4162505A (de)
JP (1) JPS54141594A (de)
DE (1) DE2854652A1 (de)
FR (1) FR2424633A1 (de)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4226897A (en) * 1977-12-05 1980-10-07 Plasma Physics Corporation Method of forming semiconducting materials and barriers
AU530905B2 (en) * 1977-12-22 1983-08-04 Canon Kabushiki Kaisha Electrophotographic photosensitive member
US4272641A (en) * 1979-04-19 1981-06-09 Rca Corporation Tandem junction amorphous silicon solar cells
US4254426A (en) * 1979-05-09 1981-03-03 Rca Corporation Method and structure for passivating semiconductor material
US4387387A (en) * 1979-08-13 1983-06-07 Shunpei Yamazaki PN Or PIN junction type semiconductor photoelectric conversion device
JPS5795677A (en) * 1980-12-03 1982-06-14 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd Amorphous silicon type photoelectric tranducer
JPS56119673U (de) * 1980-02-13 1981-09-11
JPS5743477A (en) * 1980-04-24 1982-03-11 Sanyo Electric Co Ltd Photovoltaic device
JPS56152276A (en) * 1980-04-25 1981-11-25 Teijin Ltd Solar cell made of amorphous silicon thin film
JPS5721875A (en) * 1980-07-14 1982-02-04 Canon Inc Photosensor
US4339470A (en) * 1981-02-13 1982-07-13 Rca Corporation Fabricating amorphous silicon solar cells by varying the temperature _of the substrate during deposition of the amorphous silicon layer
FR2503457B1 (fr) * 1981-03-31 1987-01-23 Rca Corp Systeme de cellules solaires connectees en serie sur un substrat unique
US4443651A (en) * 1981-03-31 1984-04-17 Rca Corporation Series connected solar cells on a single substrate
JPS583296U (ja) * 1981-06-29 1983-01-10 東洋電機製造株式会社 ドラム形自動製図機の回転ドラム
US4428110A (en) 1981-09-29 1984-01-31 Rca Corporation Method of making an array of series connected solar cells on a single substrate
US4939559A (en) * 1981-12-14 1990-07-03 International Business Machines Corporation Dual electron injector structures using a conductive oxide between injectors
JPS58137264A (ja) * 1982-02-09 1983-08-15 Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd 光電変換装置
US4589006A (en) * 1982-08-23 1986-05-13 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Germanium detector passivated with hydrogenated amorphous germanium
GB2137810B (en) * 1983-03-08 1986-10-22 Agency Ind Science Techn A solar cell of amorphous silicon
US4543442A (en) * 1983-06-24 1985-09-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration GaAs Schottky barrier photo-responsive device and method of fabrication
JPH0680837B2 (ja) * 1983-08-29 1994-10-12 通商産業省工業技術院長 光路を延長した光電変換素子
JPS61222282A (ja) * 1985-03-28 1986-10-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd アモルフアスシリコン太陽電池
US4728406A (en) * 1986-08-18 1988-03-01 Energy Conversion Devices, Inc. Method for plasma - coating a semiconductor body
CN1287690A (zh) * 1998-01-22 2001-03-14 时至准钟表股份有限公司 太阳能电池装置及其制造方法
DE10235012A1 (de) * 2002-07-31 2004-03-04 Siemens Ag Material für eine Zwischenschicht eines organischen photovoltaischen Bauelements, Herstellungsverfahren und Verwendung dazu sowie ein photovoltaisches Bauelement
JP2005064273A (ja) * 2003-08-13 2005-03-10 Idemitsu Kosan Co Ltd 光起電力素子用電極及びそれを用いた光起電力素子
US20080047602A1 (en) * 2006-08-22 2008-02-28 Guardian Industries Corp. Front contact with high-function TCO for use in photovoltaic device and method of making same
US20080105298A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US8076571B2 (en) * 2006-11-02 2011-12-13 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US20080302414A1 (en) * 2006-11-02 2008-12-11 Den Boer Willem Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US20080178932A1 (en) * 2006-11-02 2008-07-31 Guardian Industries Corp. Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US7964788B2 (en) * 2006-11-02 2011-06-21 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US20080105299A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode with thin metal film layer and high work-function buffer layer for use in photovoltaic device and method of making same
US8012317B2 (en) * 2006-11-02 2011-09-06 Guardian Industries Corp. Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US8203073B2 (en) * 2006-11-02 2012-06-19 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US20080105293A1 (en) * 2006-11-02 2008-05-08 Guardian Industries Corp. Front electrode for use in photovoltaic device and method of making same
US8334452B2 (en) 2007-01-08 2012-12-18 Guardian Industries Corp. Zinc oxide based front electrode doped with yttrium for use in photovoltaic device or the like
US20080169021A1 (en) * 2007-01-16 2008-07-17 Guardian Industries Corp. Method of making TCO front electrode for use in photovoltaic device or the like
US20080223430A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Guardian Industries Corp. Buffer layer for front electrode structure in photovoltaic device or the like
US20080308145A1 (en) * 2007-06-12 2008-12-18 Guardian Industries Corp Front electrode including transparent conductive coating on etched glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US20080308146A1 (en) * 2007-06-14 2008-12-18 Guardian Industries Corp. Front electrode including pyrolytic transparent conductive coating on textured glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same
US7888594B2 (en) * 2007-11-20 2011-02-15 Guardian Industries Corp. Photovoltaic device including front electrode having titanium oxide inclusive layer with high refractive index
US20090194155A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Guardian Industries Corp. Front electrode having etched surface for use in photovoltaic device and method of making same
US20090194157A1 (en) * 2008-02-01 2009-08-06 Guardian Industries Corp. Front electrode having etched surface for use in photovoltaic device and method of making same
US8022291B2 (en) * 2008-10-15 2011-09-20 Guardian Industries Corp. Method of making front electrode of photovoltaic device having etched surface and corresponding photovoltaic device
US20100229928A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Twin Creeks Technologies, Inc. Back-contact photovoltaic cell comprising a thin lamina having a superstrate receiver element
US8921686B2 (en) 2009-03-12 2014-12-30 Gtat Corporation Back-contact photovoltaic cell comprising a thin lamina having a superstrate receiver element
WO2011047186A2 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for improving photovoltaic efficiency
US20110272010A1 (en) * 2010-05-10 2011-11-10 International Business Machines Corporation High work function metal interfacial films for improving fill factor in solar cells
US20120031477A1 (en) 2010-08-04 2012-02-09 Egypt Nanotechnology Center Photovoltaic devices with an interfacial band-gap modifying structure and methods for forming the same
US20120042927A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Chungho Lee Photovoltaic device front contact
JP5414010B2 (ja) * 2011-05-20 2014-02-12 パナソニック株式会社 多接合型化合物太陽電池セル、多接合型化合物太陽電池およびその製造方法
CN102324443A (zh) * 2011-09-21 2012-01-18 中国电子科技集团公司第十八研究所 一种倒装三结InGaN太阳能电池
US8871608B2 (en) 2012-02-08 2014-10-28 Gtat Corporation Method for fabricating backside-illuminated sensors

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3843420A (en) * 1972-10-24 1974-10-22 Rca Corp Sputtered granular ferromagnetic iron-nickel-silica films
US3919589A (en) * 1973-04-06 1975-11-11 Rca Corp Electroluminescent cell with a current-limiting layer of high resistivity
US4010312A (en) * 1975-01-23 1977-03-01 Rca Corporation High resistance cermet film and method of making the same
US4064521A (en) * 1975-07-28 1977-12-20 Rca Corporation Semiconductor device having a body of amorphous silicon
IT1062510B (it) * 1975-07-28 1984-10-20 Rca Corp Dispositivo semiconduttore presentante una regione attiva di silicio amorfo
US4196438A (en) * 1976-09-29 1980-04-01 Rca Corporation Article and device having an amorphous silicon containing a halogen and method of fabrication
US4126150A (en) * 1977-03-28 1978-11-21 Rca Corporation Photovoltaic device having increased absorption efficiency
US4117506A (en) * 1977-07-28 1978-09-26 Rca Corporation Amorphous silicon photovoltaic device having an insulating layer

Also Published As

Publication number Publication date
FR2424633B1 (de) 1984-05-04
FR2424633A1 (fr) 1979-11-23
JPS6228599B2 (de) 1987-06-22
US4162505A (en) 1979-07-24
DE2854652A1 (de) 1979-10-31
JPS54141594A (en) 1979-11-02

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