DE2916128A1 - Verfahren zur herstellung von solarzellen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von solarzellenInfo
- Publication number
- DE2916128A1 DE2916128A1 DE19792916128 DE2916128A DE2916128A1 DE 2916128 A1 DE2916128 A1 DE 2916128A1 DE 19792916128 DE19792916128 DE 19792916128 DE 2916128 A DE2916128 A DE 2916128A DE 2916128 A1 DE2916128 A1 DE 2916128A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carrier
- carriers
- junction
- etching
- contact
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 50
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 44
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 27
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 26
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 37
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 3
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N phosphoryl Chemical compound [P]=O LFGREXWGYUGZLY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- -1 carbon dioxide tetrafluoride-oxygen Chemical compound 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N phosphoryl trichloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)=O XHXFXVLFKHQFAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100286286 Dictyostelium discoideum ipi gene Proteins 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FRCIMXFZQMERHO-UHFFFAOYSA-N [Si](F)(F)(F)F.[O] Chemical compound [Si](F)(F)(F)F.[O] FRCIMXFZQMERHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
- H01L21/223—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/928—Front and rear surface processing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Description
' PaMntinwtK· ■ SchMMhtinwr Strato 2M. D SOOO Mönch«! 40
PATENTANWÄLTE BERUN · MÜNCHEN
J. Pfenning, Dtpl.^ftfl. -Dr. I. Mm·, Dlpl.-ClMm. ■ IMnchwi
K. H. Mwnlf t Dipi.*Wiye. · Sonn
Dr.Q.Spott.DkX-CtMm. ■ MOndwn
ISchleteaheimer StnBt
D 8000 München 40 Telefon:
089/3592201/3592205
Telegramm«:
Berzeliua
Telex: 5215880
19. April 1979 Pf /we
ATLANTIC RICHFIELD COMPANY
ARCO Plaza, 515 South Flower Street,
Los Angeles, California 9oo71, U.S.A.
Verfahren zur Herstellung von Solarzellen
909844/0900
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen.
Solarzellen besitzen in der Regel sehr flache p-n-Übergänge, so daß sie das blaue Ende des Fotospektrums einfangen
können. Die p-n-Übergänge liegen annähernd 0,3 Mikrometer unterhalb der Oberfläche des Halbleiterträgers.
Wenn während der normalen Handhabung, die sich bei der Herstellung von Solarzellen anschließendan die
Ausbildung des p-n-Überganges ergibt, die Oberfläche des Trägers, in der der p-n-Übergang ausgebildet ist, mißhandelt
wird, kann der Übergang zerstört werden, wodurch die Zelle unbenutzbar wird.
Bei Ausbildung des Überganges wird der Halbleiterträger
bei geeigneter Temperatur einem -der Tränkung oder Dotierung dienenden Material ausgesetzt, zur Schaffung des
gewünschten p-n-Überganges. Bei einem mit Bor dotierten Silizium-Halbleiterträger mit einer p-Leitfäaigkeit wird
beispielsweise eine Schicht von die aktive unreine Begleitverbindung
bildenden Phosphorpentoxidglas auf der gesamten Oberfläche des Trägers niedergeschlagen durch
chemische Bedampfung, indem Phosphoroxidchlorid und Sauerstoff unter Verwendung eines Trägergases aus trockenem
Stickstoff in eine Biffusionakammer fließen gelassen
Bei der Wecaselreaktion des Siliziumträgers mit die-
-G-
sen Gasen und bei der Bildung des Phosphorpentoxidglases
diffundieren genügend Phosphoratome aus dem Glas in die Siliziumoberfläche ein entsprechend den "bekannten Diffusionscharakteristiken,
um den gewünschten p-n-Übergang auszubilden.
Zur Bildung der arbeitsfähigen Solarzelle wird üblicherweise,
jedoch nicht unbedingt erforderlicherweise die Schicht des Phosphorpentoxidglases entfernt,und die
diffundierte Siliziumschicht muß von dem Siliziumträger entfernt werden mit Ausnahme einer Oberfläche, damit geeignete
Kontakte an dem Träger angeordnet werden können.
lach dem Stande der Technik werden die unerwünschte Phosphorpentoxid-Glasschicht und der ebenfalls unerwünschte
Teil der phosphorkonvertierten Siliziumschicht entfernt durch Säureätzung mit einer Mischung aus Salpetersäure
und Fluorwasserstoffsäure. Um die Oberfläche der Zelle, die den gewünschten flachen Übergang besitzt,
zu schützen, ist es bekannt, auf dieser eine Maske zu befestigen, die gegen eine Säureätzung resistent ist.
Es wurde gefunden, daß die Säureätzung Gasporen oder andere Unregelmäßigkeiten der Maske durchdringt und den
darunterliegenden Siliziumträger angreift und den Übergang beschädigt. Wenn die gegen Ätzung resistente Maske
909844/09Od
eine unerwünschte Ätzung verhindert, muß sie mit einem
geeigneten Lösungsmittel entfernt werden.
Um die Verwendung der gegen Ätzung resistenten Maske zu vermeiden, hat man die Träger mit der zu schützenden Oberfläche
durch KLebung auf einem Tragband befestigt, das auf seiner Oberfläche einen geeigneten Klebstoff besitzt.
Dies hängt von der Qualität des Klebstoffes des Tragbandes ab, und das Tragband kann normalerweise nur ein
einziges Mal benutzt werden, wodurch sich höhere Herstellungskosten ergeben als bei Verwendung einer gegen
Ätzung resistenten Maske.
Abgesehen von der Maskierungstechnik verursacht die Säureätzung
eine exotherme Reaktion mit dem Silizium, wodurch Hitze entsteht, die die Temperatur des Siliziumferägers erhöht.
Wenn die Temperatur des Siliziumträgers wächst, wächst ebenfalls die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen
der Ätzsäure und dem Siliziumträger. Hierdurch entstehen Steuerungsprobleme, die sorgfältig gelöst werden müssen,
um eine übermäßige Ätzung auszuschließen.
Bei Jeder Säure-Ätztechnik ergeben sich schwierige Probleme
hinsichtlich der Uhterschneidung des Siliziumträgers
durch die Ätzsäure, d.h. Teile des Trägers, die unmittelbar hinter der Maske liegen, können durch die
909844/0900
Säure gefressen werden, so daß der "Übergang zerstört wird
und außerdem Zugangsflächen für die Säure entstehen, die
durch die Oberfläche des Trägers hindurchdringen kann.
Um diese Probleme zu lösen wurde die Wassersiebätzung entwickelt. Bei dieser Technik wird ein Wasserstrahl auf
der vor der Ätzung zu schützenden Seite des Trägers fließen gelassen. Die Säureätzung wird dann auf dem Rest
des Trägers durchgeführt, von dem das Glas und die konvertierte
Siliziumschicht zu entfernen sind. Der Wasserstrahl verhindert, daß die Ätzung an dem unerwünschten
Teil des Trägers erfolgt, und kühlt den Träger, und steuert so die Ätzgeschwindigkeit. Dieses System erfordert
jedoch einen kontinuierlichen Wasserfluß und bedingt eine Überwachung des Abflusses der Wasser-Säure-Mischung.
Bei jedem eine Säureätzung benutzenden System muß der Träger mit Wasser berieselt und anschließend
an die Ätzung getrocknet werden, bevor eine zusätzliche Bearbeitung des Trägers stattfinden kann.
Um einige der vorerwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen, wurde die Plasma-Ätzung eingeführt. Die Plasma-Ätzung
an sich ist bei der Herstellung von Halbleitern bekannt und beispielsweise in der US-PS 3 795 557 beschrieben.
Die Plasma-Ätzung ist zwar ausreichend erfolgreich, wenn
sie genau gesteuert wird; trotzdem ergibt sich eine Anzahl
von Problemen. Es war außerordentlich schwierigr
eine Gleichmäßigkeit über den Querschnitt des Trägers zu erzielen, d.h. die Art und der Umfang der Ätzung
zwischen zwei Punkten auf dem gleichen Träger waren nicht immer einander gleich. Außerdem ergaben sich
Schwierigkeiten bei der Ätzung zwischen zwei in dem gleichen Ätzprozeß behandelten Trägern. Es wurde auch
gefunden, daß sich Unterschiede ergaben zwischen zwei Trägern, die in getrennten Abläufen des gleichen Ätzprozesses
behandelt wurden. Es wurde festgestellt, daß einige Gründe für die Ungleichmäßigkeit beim Ätzen sich
ergeben aus Temperaturunterschieden an verschiedenen Stellen der Oberfläche des Trägers während der Ätzung.
Die der Plasma-Ätzung eigene Natur veranlaßte die die Ätzung durchführenden Teilnehmer, ihre Energie an der
Peripherie des Trägers zu konzentrieren, und diese dadurch zu überhitzen. Diese Überhitzung wiederum begünstigte
die Ätzung und führte dazu, daß die peripheren Bereiche des Trägers stark überätzt wurden, bevor
die gewünschte Ätzung längs der Oberfläche des Trägers und insbesondere in seiner Mitte erreicht wurde. Um
diese Schwierigkeit auszuräumen, wurden verschiedene Schritte bei der Plasma-Ätzung unternommen. Diese bestanden
darin, die Träger aus der aktiven Plasmaregion
909844/0900
-y-
zu entfernen, um den Druck des Plasmas auf weniger als 1 Torr zu begrenzen, die Träger auf eine leitende
Stiitzplatte zu legen, die größer war als der Träger selbst, oder die Träger während der Ätzung in einem
perforierten Metallzylinder aufzunehmen, um die Träger gegen Ionen, Strahlung und elektrische Felder zu
schützen, so daß nur die freien Radikale eintreten und mit den Trägern in Kontakt treten konnten.
Trotzdem die Plasma-Ätzung ein Trockenprozeß ist, scheint die Anwendung einer bestimmten Maskentechnik
erforderlich, um die gewünschte Ätzung zu erhalten, insbesondere
dann, wenn die Träger in die Eeaktionskammer der Ätzvorrichtung gelegt werden, wo sie dem in ihr enthaltenen
Ätzmittel ausgesetzt sind. Somit wird eine besondere unerwünschte Eigenschaft der Nachätzung auf das
Verfahren der Plasma-Ätzung übertragen.
Eine vorgeschlagene Methode zur Herstellung von Solarzellen
im Wege der Plasma-Ätzung wird als die rückseitige Ätzmethode bezeichnet unter Bezugnahme auf die Vorderseite
und die Rückseite e.iner Solarzelle. Eine Solarzelle besitzt normalerweise zwei große Oberflächenbereiche, die
durch eine kleine Randfläche verbunden sind. Der eine dieser Oberflächenbereiche ist der Lichtquelle zugewandt,
909844/0900
- 44-
Während der gegenüberliegende große Oberflächenbereich,
der Lichtquelle abgewandt ist. Der der Lichtquelle zugewandte Oberflächenbereich wird als Vorderseite bezeichnet,
und die auf dieser Oberfläche angeordneten Kontakte sind vorderseitige Kontakte. Die gegenüberliegende Oberfläche
wird als Rückseite bezeichnet,und der auf ihr angeordnete Kontakt ist der rückseitige Kontakt.
Bei dem rückseitigen Ätzverfahren wird eine Vielzahl von Trägern der ersten Leitfähigkeit paarweise unter Abstandsbildung
zusammengefügt, wobei die benachbarten Oberflächen jedes Trägerpaares in Kontakt miteinander stehen.
Diese im Abstand angeordneten Paare werden dann der üblichen Diffusion unterworfen mit einer aktiven, eine entgegengesetzte
Leitfähigkeit verleihenden Verunreinigung, um den gewünschten p-n-Übergang in dem Träger zu erzielen.
Nach der Diffusion wird jedes Paar umgekehrt, um diejenigen Oberflächen miteinander in Kontakt zu bringen,
die dem Diffundierungsmittel ausgesetzt waren, so daß die beiden während der Diffusion miteinander in Kontakt
stehenden Oberflächen jetzt die äußeren Oberflächen des Paares bilden. Diese umgekehrten Paare werden dann der
rückseitigen Plasma-Ätzung unterzogen, um jede gebildete aktive Verunreinigungsverbindung zu entfernen, und auch
den p-n-tlbergang von der Rückseite zu entfernen. Darauf
909844/090
werden auf die Vorderseite und die Rückseite des Trägers Kontakte aufgebracht zur Bildung einer
arbeitsfähigen Zelle.
Die Anmelderin hat überraschenderweise gefunden, daß die rückseitige Plasma-Ätzung nicht erforderlich ist zur Ausbildung
einer arbeitsfähigen Zelle, und die Erfindung bezieht sich daher auf ein Verfahren, bei dem der rückseitige
Ätzungsschritt vermieden ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Solarzellen wird eine Vielzahl von Trägern einer ersten
Leitfähigkeit gesammelt. Die Zellen können paarweise angeordnet werden, wie vorstehend gesagt wurde, jedoch ist
diese paarweise Anordnung bei der Erfindung nicht erforderlich. Die Träger können auch so angeordnet sein,
daß jeder Träger einen Abstand von dem benachbarten Träger auf jeder Seite besitzt. Die gestapelten Träger werden
dann einem Verfahrensschritt unterzogen, bei dem eine aktive, eine entgegengesetzte Leitfähigkeit verleihende.
Verunreinigung eingeführt wird, zum Aufbau des gewünschten p-n-Überganges in dem Träger. Die vorderseitigen und
rückseitigen Kontakte werden dann an dem Träger angebracht. Die Einführung der Verunreinigung und die Ausbildung der
vorderseitigen und rückseitigen Kontakte wird vor einer
9098U/0900
Ätzung vorgenommen.. Fach Ausbildung der Kontakte an den
Trägern, werden sie wie ein Münzstapel einander "benachbart angeordnet, wie später im einzelnen beschrieben
wird, und der Stapel wird der Plasma-Ätzung unterzogen, so daß lediglich die Handflächen des Stapels geätzt
werden. Dieser Ätzungsschritt entfernt von den Randflächen einen ausreichenden p-n-Übergang zum Zwecke der
elektrischen Isolierung des vorderseitigen p-n-Überganges. Bei der Aufbringung der rückwärtigen Kontakte wird
ein solches Material verwendet, daß der rückwärtige Kontakt jeden p-n-Übergang, der auf der Rückseite des
Trägers vorhanden ist, durchdringt, wodurch ein niederohmiger Kontakt auf dem Träger der ersten Leitfähigkeit
gebildet wird, und nur der gewünschte vorderseitige p-n-Übergang belassen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zu der üblichen Methode die rückseitige Plasma-Ätzung
vermieden, und alle Träger können benachbart zueinander während der Plasma-Ätzung angeordnet sein im Gegensatz
zu der Anordnung von im Abstand zueinander liegenden Trägerpaaren,
so daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine viel größere Anzahl von Trägern gleichzeitig der
Plasma-Ätzung unterzogen wird, bei der eine Ätzung der Randflächen der Träger erfolgt.
909844/0300
Die Erfindung bietet somit ein neues und verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Solarzellen unter Verwendung der Plasma-Xtzung.
Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die im Hauptanspruch
angegebenen Merkmale.
Weitere zweckmäßige Ausbildungen des Verfahrens ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die anschließende Beschreibung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und ihre Vorteile.
Es bedeutet:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Mehrzahl
von einzelnen im Abstand in einem Diffusionsboot angeordneten Halbleiterträgern,
Fig. 2-4- teilweise Querschnittsdarstellungen eines
Paares von im Abstand angeordneten Halbleiterträgern bei verschiedenen Verfahrensstufen,
Fig. 5 Vorderansicht eines Siliziumträgers nach Aufbringung
der vordereeitlichen Kontakte,
909844/0900
Pig. 6 die Rückseite des Siliziumträgers nach. Aufbringung
des rückseitigen Kontaktes,
Pig. 7 eine Mehrzahl von Pällen gemäß Pig.5 und 6,
die erfindungsgemäß wie ein Münzstapel angeordnet sind, vor der Plasma-Ätzung des Randes,
Pig. 8 eine schematische Darstellung der Vorrichtung
zur Plasma-Xtzung,
Pig. 9 einen teilweisen Querschnitt von zwei Trägern gemäß Pig.5 und 6 des Stapels gemäß Pig.7,
Pig. 10 eine einzelne nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Solarzelle,
Pig. 11 Darstellung von zwei aneinanderliegenden Trägern,
Pig. 12 Darstellung gemäß Pig.11 nach der Diffusion.
Die Pig.1 zeigt ein typisches Diffusionsboot 1, das beispielsweise
aus Quarz besteht. Das Boot 1 besitzt eine Mehrzahl von in den Seiten und im Boden angeordneten
Schlitzen, in denen jeweils ein einzelner Träger unter
9098U/0900
Bildung eines Abstandes 3 von dem benachbarten Träger
angeordnet ist, damit die Diffusionsgase den Träger während des Diffusionsschrittes vollständig umgeben
können. Das Boot 1 trägt eine Mehrzahl von Trägern 4,6, beispielsweise 24-.
Die nachfolgende Beschreibung zeigt den bekannten Gas-Diffusions-Mechanismus;
es können jedoch auch andere Tränkungs- oder Dotierungstechniken verwendet werden,
beispielsweise Ionen-Implantation, und andere Techniken.
Einzelne Träger in einzelnen Schlitzen 2 werden normalerweise bei der Erfindung verwendet, es können jedoch auch
Trägerpaare in einem einzelnen Schlitz 2 derart angeordnet sein, daß die einander benachbarten Oberflächen
der Träger in Kontakt miteinander stehen, wenn sie in dem Schlitz 2 aufgenommen sind. Wenn die Träger in im
Abstand angeordneten Paaren aufgebaut sind, wirkt der Kontakt zwischen den aneinanderliegenden Oberflächen
des Paares als Diffusionsmaske, so daß nur sehr wenig
der diffundierenden Verunreinigung die miteinander in Kontakt stehenden Oberflächen des Trägerpaares erreicht.
Fig. 2 zeigt einzelne im Abstand voneinander angeordnete Träger 4,6, wenn das Boot 1 in einen üblichen Diffusions-
909844/0900
2918128
ofen eingesetzt wird und ein Diffusuionsmittel über die erhitzten Träger geführt wird, die die Pfeile 10 zeigen.
Nach ausreichender Zeit in der Diffusionskammer ergeben sich Träger, wie sie in Fig.3 gezeigt sind. Bei einem
Siliziumträger, der von Hause aus mit Bor dotiert ist. und der mit Phosphormaterial als ein eine entgegengesetzte
Leitfähigkeit verleihendes Material diffundiert ist, schafft das Phosphormaterial, wenn es in das borenthaltende
Silizium diffundiert ist, den gewünschten p-n-Übergang in dem Träger; die Träger 4,6 besitzen vor
der Diffusion eine p-Leitfähigkeit, da sie dispergierte
Bor-Verunreinigungen enthalten. Nach der Diffusionsbehandlung mit dem Phosphormaterial, wie bei Fig.2 beschrieben,
besitzen die Träger 4,6 eine Schicht aus Phosphorpentoxidglas 11,12, die die beiden großen Oberflächenbereiche
13,14- des Trägers4und 15,16 des Trägers bedeckt. Die Phosphoroxidglasschicht, bedeckt auch die
schmalen Randflächen 17,18 der Träger 4,6.
Nach der Bildung der Phosphoroxidglasschicht auf den Srägern und nach Diffundierung der aktiven phosphorhaltigen
Verunreinigung aus dem Glas in die Träger liegt in den Trägern ein p-n-Übergang vor, nämlich ein Übergang
19 beim Träger 4 und ein Übergang 20 beim Träger 6. Dieser p-n-Übergang erstreckt sich über die größeren Seiten-
909844/0900
flächen 13 "bis 16 und über die Handflächen 17,18. Formalerweise
wird nach dem Stand der Technik nun eine rückwärtige Ätzung der Träger vorgenommen, um das Phosphoroxidglas
und den p-n-Übergang von der größeren Oberflächenseite jedes Trägers zu entfernen, die die Rückseite der arbeitsfähigen
Solarzelle bilden soll. Eine solche rückwärtige Ätzung, sei sie eine chemische Ätzung, eine Plasma-Ätzung
oder eine andere Ätzung, wird bei der Erfindung vermieden. Demgegenüber werden bei einer Ausführungsform der Erfindung
gemäß Fig.4 die Träger 4,6 zur Entfernung der Phosphoroxidschichten durch Eintauchen des ganzen Trägers
in Fluorwasserstoffsäure behandelt, oder der Träger wird einer Plasma-Wasserstofffluorid-Behandlung oder
einer anderen Behandlung unterzogen, die den Überzug der aktiven Verunreinigung entfernt, und einen p-n-Übergang
auf den beiden größeren Oberflächen und den schmalen Randflächen beläßt.
Die Entfernung des Überzuges der aktiven Verbindung der Verunreinigung, wie vorher beschrieben wurde, ist bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich. Beispielsweise
kann, bei Verwendung bekannter Diffusionstechnik oder anderer Techniken, ein Überzug durch Lichtdruck
geschaffen werden, um Bereiche für die Kontaktmetallisation zu bestimmen.
909844/0900
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die
vorderseitigen und die rückseitigen Kontakte auf dem Träger durch Metallisation ausgebildet.
Wenn beispielsweise bei dem Träger 4 gemäß Fig.4 die Oberfläche 13 als Vorderseite oder dem Licht zugewandte
Oberfläche dient, wird das Kontaktgitter in üblicher Weise auf die Oberfläche 13 aufgebracht zur Sammelung
elektrischer Ladungen von dem Übergang 19« Das vorderseitige Kontaktgitter ist in Fig.5 mit 25 bezeichnet.
Das vordere Kontaktgitter bei der Erfindung kann aus jedem geeigneten Material bestehen, das bei der Herstellung
von Solarzellen verwendet wird.
Die Fig.6 zeigt die rückseitige Oberfläche 14- des Trägers
4-, die einen kreis flächigen rückseitigen Kontakt trägt. Das rückseitige Kontaktmaterial ist erfindungsgemäß
so gewählt, daß es bei Erhitzung oder bei anderer geeigneter Behandlung den rückseitigen p-n-übergang 19*
gemäß Fig.4 durchdringt und einen niederohmigen Kontakt durch den rückseitigen p-n-Übergang 1.9' bildet, so daß
der rückseitige Kontakt 26 in direktem elektrischem Kontakt mit dem inneren p-1eitfähigen Teil des Trägers
steht, wie im einzelnen später bei den Fig.9 und 10 gezeigt wird. Es bleibt lediglich der gewünschte vordere
p-n-übergang 19 erhalten, soweit die Oberflächen 13»
9098U/09G0
reichen. Der p-n-Übergang 19*' muß noch behandelt werden
und wird leicht und bequem durch die münzenartige Stapelung und die Plasma-Ätzung des Randes abgesetzt,
die auf die vorher erwähnte Kontaktbildung folgt. Einige
bekannte Techniken sehen mehr als einen rückseitigen Übergang vor, die Erfindung und die vorstehende Beschreib
bung dieses Absatzes zeigen aber, ob einer oder mehrere rückwärtige Übergänge anwesend sind.
Die Pig.7 zeigt die Stapeltechnik gemäß der Erfindung,
bei der auf einfache Weise ein senkrechter,ein waagerechter oder ein unter einem Winkel stehender Stapel von
Trägern 4 gemäß Fig.5 und 6 gebildet wird, wie bei einem
Stapel von Dollarmünzen, bei dem jeder Träger an zwei beiderseitig benachbarten Trägern anliegt, so daß kein
Zwischenraum zwischen den Trägern besteht. Wie Fig.7
zeigt, steht der mittlere Träger 4 des Stapels 30 in
Kontakt mit den gegenüberliegenden Seiten anderer in ähnlicher Weise behandelter Träger 6,31. Bei Bildung
des Trägerstapels gemäß Fig.7 werden in erster Linie lediglich die Sandflächen 17»18 der Träger 4 und 6 gemäß
Fig.4 bloßgelegt, obwohl wegen des Aufexnanderlegens des vorderseitigen und des rückseitigen Kontaktes ein
geringer Teil des Umfanges der größeren Oberflächenbereiche bloßgelegt wird, wie näher in Fig.9 gezeigt ist.
909844/0900
Der Trägerstapel wird dann der Plasma-ltzung tanterzogen,
Tim die am Rand befindlichen p-n-Übergänge der
Träger wegzuätzen, also den p-n-Übergang 19'' des Trägers
4 gemäß Pig.4. Bei ausreichender Entfernung der am
Rand befindlichen p-n-Übergänge der Träger ist der gewünschte vordere p-n-übergang 19 des Trägers 4- gemäß
Fig.4- elektrisch isoliert, da bei ITichtentfernung des
Randüberganges lieb ens chi üs se zwischen den vorderseitigen
und den rückseitigen Kontakten bestehen. Auf diese Weise müssen Ladungsträger (Elektronen und Elektronenlöcher),
die in dem p-leitfähigen Teil des Trägers durch Absorption von Photonen erzeugt werden, durch den Körper des
Trägers passieren, um in bekannter Weise Elektrizität zu erzeugen, die von der arbeitsfähigen Zelle in bekannter
Weise über den vorderseitigen und den rückseitigen Kontakt abgenommen werden kann, da der vorderseitige
p-n-Ubergang elektrisch isoliert ist durch Entfernung
des am Rand befindlichen Überganges.
Die der Durchführung der Plasma-Ätzung dienende Vorrichtung und das Verfahren sind bekannt, und es können geeignete
Vorrichtungen verwendet werden, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 795 557 beschrieben sind; auf diese
US-Patentschrift wird Bezug genommen.
9098U/0900
Fig. 8 zeigt eine andere geeignete Vorrichtung zur Plasma-Ätzung, die eine Reaktionskammer 40 aus Quarz besitzt und
einen Deckel 41 und eine Gaseintrittsleitung 42 hat. Die Kammer 40 ist teilweise aufgebrochen zur besseren Darstellung
der Diffusionsrohre 43, die außerhalb der Kammer 40 an die Leitung 42 angeschlossen sind.
Die unter Druck stehende Quelle 44 einer binären Gasmischung aus Sauerstoff und einem Halocarbon ist über
ein Druckregulierventil 45, ein Drei-Wege-Magnetventil und einen Durchflußmesser 47 mit der Leitung 42 verbunden.
Der Vakuummesser 48 zeigt den totalen Eeaktionsdruok
in der Kammer 40 an. Zu jeder Zeit und vor der Einführung der Gasmischung in die Leitung 42 werden die Leitungen
konstant evakuiert über das Drei-Wege-Ventil 46, das zur mechanischen Vakuumpumpe 49 führt. Dies erfolgt auch,
wenn Luft oder Atmosphärendruck in der Eeaktionskammer herrscht durch Verwendung eines Drei-Wege-Isclierventils
50. Es ist ein SF-Generator vorgesehen, der Energie über einen Abgleichschaltkreis 52 zur Spule 53 liefert , die
die Eeaktionskammer 40 umgibt. Das verwendete Halocarbon kann ausgewählt werden aus der Gruppe der Organohalogenide,
die nicht mehr als zwei Kohlenstoffatome pro Molekül besitzen, und bei denen die Kohlenstoffatome überwiegend
an Fluoratome gebunden sind. Eine bevorzugte Gasmischung wird erhalten aus einer Mischung aus 8,5 Volumprozent
Sauerstoff und 91»5 Volumprozent Tetrafluormethangas,
9098U/0900
wobei die beiden Volumprozente auf dem Gesamtvolumen der Gasmischung beruhen.
Durch die Entwicklung in der Beaktionskammer reagiert das Plasma auf Fluorcarbonbasis mit dem Phosphorpentoxid,
wenn dies anwesend ist, und dem Siliziummaterial« um sich zu verbinden, und das Silizium einer Ätzung zu
unterziehen.
In der Beaktionskammer 40 werden die p-n-Übergänge der Bandflächen aller Träger des Trägerstapels entfernt, und
die vorder s ext igen p-n-tlbergänge werden elektrisch isoliert,
wie vorstehend beschrieben wurde. Der Plasma-Ätzprozeß und die Vorrichtung können verschiedene Änderungen
erfahren, um eine maximale Wirkung bei federn Trägerstapel
zu erzielen; derartige Änderungen sind an sich bekannt und liegen im Eahmen der Erfindung. Beispielsweise können die
Anordnung des Trägerstapels in der Beaktionskammer 40, die Arbeitstemperaturen, die Drücke, die Ätzdämpfe und
dergleichen im Bahmen der Erfindung geändert werden. Beispielsweise kann ein EP-Generator mit 500 Watt angewendet
werden bei einer Gasmischung aus Oarbontetrafluorid-Sauerstoff
oder Silicontetrafluorid-Sauerstoff als Ätzmittel bei einem Druck von 1 Torr bei 80° G zur
Bandätzung eines 25 Trägern enthaltenen Stapels; bei diesen Bedingungen sind lediglich wenige Minuten, bei-
909844/0900
spielsweise drei Minuten erforderlich.
Die Pig.9 zeigt zwei gestapelte Träger 4,6. Die vorderseitigen
Kontakte 25 des Trägers 4 liegen an dem rückseitigen Kontakt 60 der Rückseite 16 des Trägers 6 an.
Die Vorderseite 15 des Trägers 6 trägt ein vorderseitiges Kontaktgitter 61, entsprechend dem Gitter 25 des
Trägers 4 gemäß Pig.5· Der rückseitige Kontakt 60 ist
kreisflächig, wie der Kontakt 26 des Trägers 4 gemäß Pig.6. Der Träger 6 besitzt einen vorderseitigen p-n-Übergang
20, der dicht zur Oberfläche 15 und zum vordersei tigen Kontakt 61 liegt. Der Rand 18 besitzt einen unerwünschten
p-n-Übergang 20*' ähnlich dem unerwünschten
Übergang 1911 des Trägers 4. Es kann auch ein vorderseitiger
und/oder rückseitiger Metallkontakt 60,61 vorgesehen sein, der den Rand 18 übergreift, und der ebenfalls
unerwünscht ist wegen des elektrischen Nebenschlusses. Die Randätztechnik der Erfindung kann in Abhängigkeit
von dem verwendeten Plasmagas oder Plasmagasen ijedes den Rand übergreifenden vorderseitige und/
oder rückseitige Kontaktmetall entfernen, ebenso wie auch beispielsweise den unerwünschten Rand-Übergang 19''·
Die Pig.9 zeigt die gestapelten Träger 4,6 vor der Plasma-Ätzung
des Randes gemäß der Erfindung.
90984 4/0900
Fig. 10 zeigt den Träger 4- des Stapels gemäß Fig.7 nach
der Plasma Ätzung in der Vorrichtung gemäß Fig.8 unter den vorstehend aufgeführten Bedingungen. Der Träger 4-ist
nach der Plasma-Ätzung des Randes eine arbeitsfähige photo-galvanische Solarzelle, bei der der unerwünschte
Übergang 19'' von dem Rand 17 durch die Plasma-Ätzung entfernt ist. Der Umfangsteil des rückseitigen Oberflächenbereiches
14-, der nicht durch einen rückseitigen Kontakt abgedeckt ist, kann einen restlichen rückseitigen
Übergang 19' besitzen, dies ist jedoch ohne Bedeutung, da der den Nebenschluß bildende Übergang 19'' entfernt
ist. Der restliche Übergang 19' kann aber auch in Abhängigkeit von den Arbeitsbedingungen durch die Plasma-Ätzung
des Randes entfernt werden; in der Fig.10 ist dieser restliche Übergang 19' nicht entfernt.
Der Träger 4- ist somit eine arbeitsfähige Zelle, da der
vorderseitige p-n-Übergang 19 elektrisch isoliert ist.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß eine sehr viel größere Zahl von Trägern bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
der Plasma-Ätzung unterzogen werden kann, da keine Abstandsbildung zwischen den einzelnen oder den
paarweise angeordneten Trägern erforderlich ist; im Gegenteil ist es im hohen Grade vorteilhaft, wenn die
909844/0900
zu ätzenden Träger so eng wie möglich aneinander anliegend zu einem Stapel in der Reaktionskammer gebildet
sind. Hierdurch wird die Zahl der zu behandelnden Träger wesentlich erhöht in einer gegebenen Vorrichtung oder bei
einem gegebenen Verfahrensschema, so daß sich ein wesentlicher
kommerzieller Vorteil gegenüber den bekannten Ätzverfahren ergibt, sei es ein chemisches oder ein Plasma-Verfahren.
Bei der Ausführungsform des Verfahrens, bei der ein Paar
von aneinanderliegenden Trägern in jedem Schlitz 2 des Bootes 1 angeordnet ist, ist ein solches Paar von Trägern
in Pig.11 gezeigt. Die Träger 70»71 liegen mit ihren
Oberflächenbereichen 72,73 aneinander an, während die Oberflächenbereiche 7^ und 75 freiliegen. In dieser Kontaktstellung
werden die Träger 70,71 und eine Mehrzahl
von ähnlichen Trägerpaaren in einem Boot 1 der Pig.1 aufgenommen und der konventionellen Diffusionspraxis
unterworfen, indem sie einer gasförmigen, einer festen oder einer Ionenquelle einer eine entgegengesetzte Leitfähigkeit
vermittelnden Verunreinigung ausgesetzt werden, wie durch die Pfeile 76 gezeigt ist, um einen p-n-Übergang
in den Trägern 70,71 zu erzielen.
Die Pig,12 zeigt die Träger 70,71 nach der Diffusion mit
einem ρ-n-übergang. Der Übergang 83 des Trägers 70 liegt
909844/0900
nahe der Vorderfläche 74 und der Randfläche 84. Der
Übergang 77 des Trägers 71 liegt nahe der Oberfläche 75
und der Sandfläche 78.
Eine aktive verunreinigende Verbindung, beispielsweise Phosphorpentoxidglas 79 bei einer Quelle aus Phosphormaterial
wird gebildet auf der Oberfläche 74 und der
Randfläche 84 und eine ähnliche Phosphoroxidglasschicht 80 entsteht auf der Oberfläche 75 und der Randfläche 78
des Trägers 71 ·
Obwohl die Oberflächen 72»73 aneinander anliegen und so
als Diffusionsmaske wirken, treten einige Diffusionsgase zwischen die Träger 70 und 71>
meistens an dem Umfang der Träger.
Normalerweise werden bei dieser Stufe des Verfahrens
die Träger 70 und 71 rückseitig geätzt, und die vorderseitigen
und rückseitigen Kontakte nach der rückseitigen .Ätzung angeordnet. Bei der Erfindung jedoch erfolgt keine
rückseitige Ätzung der Träger 70,71» sondern stattdessen werden die Schichten 79 lind 80 entfernt, die vorderseitigen
und die rückseitigen Kontakte angebracht und darauf zu einem Stapel vereinigt und am Rand der vorbeschriebenen
Plasma-Ätzung unterzogen, um die Übergänge 81 und 82 der Träger 70 und 71 zu entfernen,und die vorderseitigen Über-
90 9844/0 900
gänge 83 und 77 zu isolieren.
Wie vorstehend gesagt wurde, werden die vorderseitigen und die rückseitigen Kontakte bei der Erfindung in
üblicher Weise, beispielsweise durch Metallisierung geformt. Der vorderseitige Kontakt kann bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in einer an sich beliebigen Weise, beispielsweise durch Drucken, durch Evaporation,
durch Plattierung oder dergleichen aufgebracht werden, wobei jedes bekannte Kontaktmaterial verwendet werden
kann, wie beispielsweise Silberpaste, Nickelplattierung, evaporiertes Titan-Palladium-Silber, evaporiertes Chrom-Gold-Silber
und dergleichen.
Der rückwärtige Kontakt muß ausreichendes Material haben, das den rückseitigen Übergang durchdringen kann, um einen
niederohmigen Kontakt zu bilden, wie vorher beschrieben wurde. Der rückseitige Kontakt kann aufgebracht werden
durch Drucken, durch Plattieren oder durch Evaporation und enthält ein oder mehrere Materialien, die den rückseitigen
Übergang durchdringen. Eine Vielzahl von Materialien kann zu diesem Zweck verwendet werden und steht
nach dem Stand der Technik zur Verfügung, ebenso wie die verschiedenen Arbeitsmechanismen der Materialien. Beispielsweise
kann Aluminiumpulver benutzt werden, da das Aluminium in den rückwärtigen übergang hineinlegiert und
909844/0900
so die erwünschte Durchdringung des Überganges mit einem
niederohmigen Kontakt beitfirkt. Ebenso kann Gold, Platin
und Palladium durch das Silizium diffundiert werden zur Bildung des erwünschten niedrigohmlgen Kontaktes auf
der Rückseite des Siliziums. Weiter können übliche Glasfritten den niederohmigen Kontakt bilden durch einen
Oxidationsprozeß. Im allgemeinen -werden wenigstens 0,05
Gewichtsprozent, vorzugsweise wenigstens 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Gewichtsprozent des
rückseitigen Kontaktmäterials verwendet, um den rückseitigen
Übergang zu durchdringen und den erwünschten Kontakt zu bilden. Es kann auch ein dicker Film einer
leitfähigen Paste verwendet werden, wenn diese eine oder mehrere Materialien enthält zur Durchdringung und zur
Bildung des Kontaktes, beispielsweise Aluminium, Gold, Kupfer, Hiekel, Palladium, Platin und/oder Glasfritte.
Beispielsweise kann ein Aluminiumpulver mit —325 mesh verwendet werden in einem Anteil von 0,05 Gewichtsprozent
bis 100 Gewichtsprozent, und wenn es bei einer Temperatur von wenigstens 450° C gebrannt wird, legiert
es mit dem Silizium zur Bildung der erwünschten rückwärtigen Kontakte, die in das Innere des Siliziumträgers
eindringen, wie beispielsweise bei dem rückwärtigen Kontakt 26 des Trägers 4- in Fig.9 und 10 und beim rückwärtigen
Kontakt 60 des Trägers 6 in Fig.9 gezeigt ist. Geeignete Kontakte können auch gebildet werden aus einer
Silberpaste mit einem lnteil von ungefähr 5 Gewichtsprozent
Glasfritte; es kann auch die gleiche Silberpaste
verwendet werden, die ungefähr 4- Gewichtsprozent Aluminiumpulver mit -325 mesh aufweist; die Zontakte
werden durch Siebdruck aufgebracht, worauf sie in der Luft gebrannt werden be:
langer als 15 Sekunden.
langer als 15 Sekunden.
Luft gebrannt werden bei einer Temperatur von 650 C
Die photo-galvanischen Zellen nach der Erfindung können
an sich beliebige IOrm besitzen, sie können rechteckig,
rund oder streifenförmig sein, oder auch eine beliebige andere Form haben.
909844/0900
Claims (11)
- . κ- 29V6128PatentansprücheVerfahren zur Herstellung von Solarzellen, dadurch, gekennzeichnet , daß(a) in einen Träger eine eine entgegengesetzte Leitfähigkeit erteilende Verunreinigung eingeführt wird zur Schaffung eines p-n-Überganges,an den Trägern durch Metallisierung vorder- und rückseitige Kontakte gebildet werden, wobei das Material des rückseitigen Kontaktes derart gewählt wird, daß es in jeden anwesenden p-n-Übergang eindringt und für jeden Übergang einen niederohmigen Kontakt bildet,(c) die die Kontakte enthaltenden Träger wie Münzen übereinandergestapelt werden, und(d) die Sandflächen der gestapelten Träger einer Plasma-Ätzung unterzogen werden zur ausreichenden.Entfernung des an den Handflächen befindlichen p-n-Überganges zum Zwecke der Isolierung des vorderseitigen p-n-Überganges.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger ein solcher aus Silizium verwendet wird.
- 3„ Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus* Silixiua bestehende Träger von Hause aus Bor als aktive- Verunreinigung ein in den borenthaltendenTräger diffundiertes Phosphor-Material enthält zur Schaffung des ρ-η-Überganges.
- 4·. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des Trägers während der Diffusion eine Phosphorpentoxid-Schicht gebildet wird, und daß diese Schicht vor der Zontaktmetaiiisierung entfernt wird.
- 5· Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphorpentoxid-Schicht durch eine Behandlung mit einer Fluorwasserstoffsäure entfernt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das rückwärtige Zontaktmaterial wenigstens 0,05 Gewichtsprozent des totalen Materialgewichtes an Aluminium, Gold, Palladium, Kupfer, Nickel, Platin, Glasfritte oder deren Zusammensetzungen enthält.
- 7- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsprozent wenigstens 2 Prozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, beträgt.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zueammenstapeln der Träger vor der Diffusion jeder_ 3 —Träger mit einem beiderseitigen Abstand gegenüber benachbarten Trägern angeordnet wird.
- 9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenstapeln der Träger vor der Diffusion mit ihren Innenflächen aneinanderliegende Trägerpaare gebildet werden, und die einzelnen Trägerpaare mit Abstand zu den benachbarten Trägerpaaren angeordnet werden.
- 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasma-iLtzung des Randes mit einer Mischung aus Tetrafluormethan und Sauerstoff durchgeführt wird.
- 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede auf den Oberflächen gebildete Verbindung einer aktiven Verunreinigung entfernt wird, bevor die vorder- und rückseitigen Kontrakte auf den Trägern nach Merkmal (b) des Hauptanspruches gebildet werden.909844/0900
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/899,436 US4158591A (en) | 1978-04-24 | 1978-04-24 | Solar cell manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2916128A1 true DE2916128A1 (de) | 1979-10-31 |
Family
ID=25410968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19792916128 Withdrawn DE2916128A1 (de) | 1978-04-24 | 1979-04-19 | Verfahren zur herstellung von solarzellen |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4158591A (de) |
| JP (1) | JPS54141595A (de) |
| DE (1) | DE2916128A1 (de) |
| FR (1) | FR2424635B1 (de) |
| GB (1) | GB2019646B (de) |
| NL (1) | NL7901321A (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3336700A1 (de) * | 1983-10-08 | 1985-04-25 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Solarzelle |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2484709A1 (fr) * | 1980-06-16 | 1981-12-18 | Radiotechnique Compelec | Perfectionnement a la realisation d'une cellule solaire en vue de neutraliser les risques de mauvais isolement a l'endroit des bords |
| LU83831A1 (fr) * | 1981-12-10 | 1983-09-01 | Belge Etat | Procede de fabrication de dispositifs semi-conducteurs et dispositifs semi-conducteurs ainsi obtenus |
| DE3316417A1 (de) * | 1983-05-05 | 1984-11-08 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Solarzelle |
| US4602120A (en) * | 1983-11-25 | 1986-07-22 | Atlantic Richfield Company | Solar cell manufacture |
| US5082791A (en) * | 1988-05-13 | 1992-01-21 | Mobil Solar Energy Corporation | Method of fabricating solar cells |
| US5258077A (en) * | 1991-09-13 | 1993-11-02 | Solec International, Inc. | High efficiency silicon solar cells and method of fabrication |
| DE19508712C2 (de) * | 1995-03-10 | 1997-08-07 | Siemens Solar Gmbh | Solarzelle mit Back-Surface-Field und Verfahren zur Herstellung |
| US5871591A (en) * | 1996-11-01 | 1999-02-16 | Sandia Corporation | Silicon solar cells made by a self-aligned, selective-emitter, plasma-etchback process |
| US6660643B1 (en) * | 1999-03-03 | 2003-12-09 | Rwe Schott Solar, Inc. | Etching of semiconductor wafer edges |
| JP4812147B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2011-11-09 | 株式会社日立製作所 | 太陽電池の製造方法 |
| US20030131939A1 (en) * | 2002-01-17 | 2003-07-17 | Ase Americas, Inc. | Apparatus and method for etching the edges of semiconductor wafers |
| DE102005040596B4 (de) | 2005-06-17 | 2009-02-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zur Entfernung einer dotierten Oberflächenschicht an Rückseiten von kristallinen Silizium-Solarwafern |
| DE102006042329B4 (de) * | 2006-09-01 | 2008-08-21 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum selektiven plasmachemischen Trockenätzen von auf Oberflächen von Silicium-Wafern ausgebildetem Phosphorsilikatglas |
| KR101223021B1 (ko) | 2006-12-04 | 2013-01-17 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지의 제조방법 및 태양전지 |
| KR101284271B1 (ko) * | 2006-12-12 | 2013-07-08 | 엘지전자 주식회사 | 태양전지의 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 태양전지 |
| EP1936698A1 (de) * | 2006-12-18 | 2008-06-25 | BP Solar Espana, S.A. Unipersonal | Herstellungsverfahren für Solarzellen |
| JP5431807B2 (ja) * | 2008-03-14 | 2014-03-05 | インテヴァック インコーポレイテッド | 取り外し可能なマスクを用いる基板処理システム及び方法 |
| CN101635253A (zh) * | 2008-06-14 | 2010-01-27 | 因特维克有限公司 | 利用可拆除掩模处理基板的系统和方法 |
| DE102010048437B4 (de) | 2010-10-15 | 2014-06-05 | Centrotherm Photovoltaics Ag | Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenbeschichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP5452535B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2014-03-26 | 三菱電機株式会社 | 太陽電池の製造方法 |
| KR102065595B1 (ko) * | 2013-01-17 | 2020-01-13 | 엘지전자 주식회사 | 태양 전지의 제조 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1116836B (de) * | 1959-12-31 | 1900-01-01 | ||
| DE1614773A1 (de) * | 1967-02-25 | 1970-12-10 | Telefunken Patent | Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen |
| US3758348A (en) * | 1970-08-13 | 1973-09-11 | Westinghouse Electric Corp | Method for preparing solar cells |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3253951A (en) * | 1962-06-18 | 1966-05-31 | Bell Telephone Labor Inc | Method of making low resistance contact to silicon semiconductor device |
| US3361594A (en) * | 1964-01-02 | 1968-01-02 | Globe Union Inc | Solar cell and process for making the same |
| US3421943A (en) * | 1964-02-14 | 1969-01-14 | Westinghouse Electric Corp | Solar cell panel having cell edge and base metal electrical connections |
| US3460240A (en) * | 1965-08-24 | 1969-08-12 | Westinghouse Electric Corp | Manufacture of semiconductor solar cells |
| US3589946A (en) * | 1968-09-06 | 1971-06-29 | Westinghouse Electric Corp | Solar cell with electrical contact grid arrangement |
| US3753809A (en) * | 1970-01-09 | 1973-08-21 | Ibm | Method for obtaining optimum phosphorous concentration in semiconductor wafers |
| US3795557A (en) * | 1972-05-12 | 1974-03-05 | Lfe Corp | Process and material for manufacturing semiconductor devices |
| US3966577A (en) * | 1973-08-27 | 1976-06-29 | Trw Inc. | Dielectrically isolated semiconductor devices |
| US3948682A (en) * | 1974-10-31 | 1976-04-06 | Ninel Mineevna Bordina | Semiconductor photoelectric generator |
| US3990097A (en) * | 1975-09-18 | 1976-11-02 | Solarex Corporation | Silicon solar energy cell having improved back contact and method forming same |
| FR2326479A1 (fr) * | 1975-10-03 | 1977-04-29 | Radiotechnique Compelec | Procede de decapage de plaquettes semi-conductrices, notamment pour cellules solaires et appareillage de mise en oeuvre du procede |
| US4062102A (en) * | 1975-12-31 | 1977-12-13 | Silicon Material, Inc. | Process for manufacturing a solar cell from a reject semiconductor wafer |
-
1978
- 1978-04-24 US US05/899,436 patent/US4158591A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-02-20 NL NL7901321A patent/NL7901321A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-04-05 JP JP4150779A patent/JPS54141595A/ja active Granted
- 1979-04-19 DE DE19792916128 patent/DE2916128A1/de not_active Withdrawn
- 1979-04-20 FR FR7910056A patent/FR2424635B1/fr not_active Expired
- 1979-04-23 GB GB7914128A patent/GB2019646B/en not_active Expired
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1116836B (de) * | 1959-12-31 | 1900-01-01 | ||
| DE1614773A1 (de) * | 1967-02-25 | 1970-12-10 | Telefunken Patent | Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen |
| US3758348A (en) * | 1970-08-13 | 1973-09-11 | Westinghouse Electric Corp | Method for preparing solar cells |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3336700A1 (de) * | 1983-10-08 | 1985-04-25 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Solarzelle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54141595A (en) | 1979-11-02 |
| GB2019646A (en) | 1979-10-31 |
| US4158591A (en) | 1979-06-19 |
| JPS6217396B2 (de) | 1987-04-17 |
| NL7901321A (nl) | 1979-10-26 |
| FR2424635B1 (de) | 1985-11-22 |
| GB2019646B (en) | 1982-05-12 |
| FR2424635A1 (de) | 1979-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2916128A1 (de) | Verfahren zur herstellung von solarzellen | |
| EP0813753B1 (de) | Solarzelle mit back-surface-field und verfahren zur herstellung | |
| DE102004049160B4 (de) | Silicium-Solarzelle mit gitterförmigen Elektroden auf beiden Seiten des Siliciumsubstrats und Herstellverfahren für diese Silicium-Solarzelle | |
| DE2718894C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung | |
| DE112014006427T5 (de) | Herstellungsverfahren für Rückkontakt-Solarzellen | |
| WO1993019492A1 (de) | Solarzelle mit kombinierter metallisierung und herstellungsverfahren dafür | |
| DE2856797A1 (de) | Verfahren zur herstellung von solarzellen | |
| DE3015706A1 (de) | Solarzelle mit schottky-sperrschicht | |
| DE102009005168A1 (de) | Solarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus einem Siliziumsubstrat | |
| WO2008107094A2 (de) | Verfahren zur herstellung einer solarzelle sowie damit hergestellte solarzelle | |
| DE102007036921A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Siliziumsolarzellen | |
| DE102016221655A1 (de) | Passivierte Kontakte für photovoltaische Zellen | |
| DE1959889A1 (de) | Mit Ladungsspeicherung arbeitende Einrichtung | |
| EP3321973B1 (de) | Kristalline solarzelle mit einer transparenten, leitfähigen schicht zwischen den vorderseitenkontakten und verfahren zur herstellung einer solchen solarzelle | |
| DE2711365A1 (de) | Halbleiteranordnung mit schottky- grenzschicht | |
| DE112009000788T5 (de) | Herstellungsverfahren für Solarzellen, Herstellungsvorrichtung für Solarzellen sowie Solarzelle | |
| DE69318202T2 (de) | Festkörperbildaufnahme-Vorrichtung und Herstellungsverfahren | |
| DE3140139C2 (de) | ||
| DE3815512C2 (de) | Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE3790981B4 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Photovoltaik-Solarzelle | |
| DE3015362C2 (de) | ||
| DE2019655A1 (de) | Verfahren zur Halbleiterherstellung und zur Herstellung eines dotierten metallischenLeiters | |
| DE2621165A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines metallkontaktes | |
| DE102006016996A1 (de) | Herstellungsverfahren für Solarzellen | |
| DE102011115581B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: SPOTT, G., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 800 |
|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8130 | Withdrawal |