DE2952431A1 - Solar energy cell made from silicon wafer - where surface of wafer is etched to produce recesses reducing reflection and increasing light absorption - Google Patents
Solar energy cell made from silicon wafer - where surface of wafer is etched to produce recesses reducing reflection and increasing light absorptionInfo
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Abstract
Description
GEGENSUND DER ERFINDUNGAGAINST THE INVENTION
Die Erfindung bezieht sich auf Sonnenenergiezellen mit wenigstens einer Hauptoberfläche zum Empfangen und Absorbieren von auffallendem Licht. Insbesondere bezieht sie sich auf Zellen, die zur Erzeugung von Elektrizität in irdischen Bereichen, obgleich sie auch auf Zellen anwendbar ist, die als Energiequelle in Orbitalsatelliten und anderen Einrichtungen im Weltraum dienen und infolgedessen nicht - wie im terrestrischen Bereich - gegen das Bombardement der Energietejlchen aus dem Weltraum durch die Atmosphäre abgeschirmt sind.The invention relates to solar energy cells with at least a main surface for receiving and absorbing incident light. In particular it refers to cells that are used to generate electricity in terrestrial areas, although it is also applicable to cells used as an energy source in orbital satellites and other institutions serve in space and, as a result, not - as in terrestrial Area - against the bombardment of energy balls from space by the Atmosphere are shielded.
BWD DER DEB Seit vielen Jahren beschäftigt die Fachwelt das Problem der Reflektion des auf eine Solarzelle treffenden Lichtes zu verringern und seine Absorption zu vergrößern. Obwohl man mit Antireflektionsschichten z.B. aus Tantal oder Niobium-Pentoxyd die Energieverluste durch Reflexion herabsetzen kann, treten Verluste durch Absorption diesen Antireflexionssohichten auf, und außerdem ist der Antireflexionseffekt nicht bei allen Nutzwellenlängen wirksam.BWD DER DEB The professional world has been dealing with the problem for many years the reflection of the light hitting a solar cell and its Increase absorption. Although anti-reflective layers, e.g. made of tantalum or niobium pentoxide can reduce energy losses through reflection Absorption losses on these anti-reflective layers, and besides, is the Antireflection effect not effective at all useful wavelengths.
Um andererseits die Absorption der verfügbaren Lichtenergie zu verbessern, ist man auch schon dazu übergegangen, die Lichtempfangsfläche zu texturieren, insbesondere durch Ätzen der Oberfläche mit einer Kaliushydroxyt- oder Natriuihydroxyt Lösung. Dadurch entsteht eine Oberfläche mit pyramidenförmigen Erhebungen unregelmäßiger Abmessung. Man will das reflektierte Licht dadurch möglichst wieder einfangen, indem es gegen Nachbarpyramiden stößt und von diesen absorbiert wird.On the other hand, to improve the absorption of the available light energy, one has already gone over to that Light receiving surface too texturing, in particular by etching the surface with a potassium hydroxide or Sodium hydroxide solution. This creates a surface with pyramid-shaped elevations irregular dimensions. You want the reflected light again as much as possible capture by bumping into neighboring pyramids and being absorbed by them.
Ein solches Einfangen kann in gewissem Maße die Absorption verbessern, jedoch ist eine Textur in Form vorstehender Erhebungen nachteilig, weil die Pyramidenspitzen beim Gebrauch leicht abbrechen. Da die Zelle mit solcher Oberflächentextur einer Imprägnierung nachträglich mit einer Verbindungsimprägnierung versehen wird, führen abgebrochene Pyramidenspitzen dazu, daß dort keine fotoelektrische Verbindung zustandekommt, was die Wirksamkeit der Zelle beeinträchtigt. Weges der vorstehenden scharfen Sitzen ergeben sich Schwierigkeiten bei der Herstellung der Elektrode, die zudem an Uberbr~uckungsstellen einer Bruchgefahr ausgesetzt ist. Da ferner zur Herstellung meist eine Schattenmarke verwendet wird, werden die Pyramidenspitzen leicht beschädigt und es muß zweimal maskiert werden oder ein diskontinuierliches Gitter in Kauf genommen werden. Wohl der schwer wiegendste Nachteil ist, daß durch das Gitter an Stellen gebrochener Pyramidenspitzen Zellenkurzschlüsse von p- und n-Bereichen entstehen können. Besonders aus diesem Grunde haben sich texturisierte Oberflächen in der fotoelektrischen Technik nicht durchsetzen kennen.Such trapping can, to some extent, improve absorption, however, a texture in the form of protruding bumps is disadvantageous because of the pyramid tips Break off easily when used. Since the cell with such a surface texture is a Impregnation is subsequently provided with a compound impregnation, lead broken pyramid tips so that there is no photoelectric connection, which affects the effectiveness of the cell. Way of the protruding sharp seats difficulties arise in the manufacture of the electrode, which also occurs at bridging points is exposed to the risk of breakage. Furthermore, there is usually a shadow mark for production is used, the pyramid tips are easily damaged and it has to be done twice be masked or a discontinuous grid can be accepted. Well the most serious disadvantage is that it is broken through the grille in places Pyramid tips cell short circuits of p- and n-areas arise can. For this reason in particular, texturized surfaces in the do not know how to enforce photoelectric technology.
Andererseits nimmt die Entwicklung von Solarzellen im Weltraumprogramm der USA einen sehr breiten Raum ein als elektrische Energiequelle für Raumfahrzeuge. Die Entwicklung geht hier vornehmlich dahin, den Wirkungsgrad der Zellen zu verbessern und damit die Kost ei zur Bewältigung der Aufgaben im Weltraum herabzusetzen. Vor allen Dingen hat sich die Entwicklung auf die Verbesserung der Lebensbedingungen im Weltraum konzestriert. Das ist sicherlich nützlich und fährt zu Zellen, die mirtschaftlicher auch für terrestrische Anwendung sind. im Weltraum, jedoch, sind die Zellen dem Bombardement von Partikelenergie ausgesetzt, die nicht durch die Atmosphäre der Erde abgeschwächt ist. Die Zellen, die im Rauiprograai eingesetzt werden, haben eine beträchtlich kür#csre Lebensdauer als diejenigen, die nur terrestrisch eingesetzt werden. In der Tat rechnet man bei Solarzellen für Raumsatelliten mit einer Nutzungsdauer von etwa sieben bis zehn Jahren. infolgedessen hat auch ein Satellit, da er durch die Solarzellen betrieben wird, nur eine Lebensdauer von sieben bis zehn Jahren. Deshalb gehen alle Anstrengungen dahin, die Solarzellen besser gegen die Weltraumpartikelchen zu schätzen.On the other hand, the development of solar cells is taking place in the space program the USA occupies a very large area as a source of electrical energy for spacecraft. The main trend here is to improve the efficiency of the cells and thus reduce the cost of coping with the tasks in space. before All things development has been aimed at improving living conditions concentrated in space. That is certainly useful and leads to cells that are more economical are also for terrestrial use. in space, however, the cells are dem Exposed to bombardment of particle energy that did not get through the atmosphere of the Earth is weakened. The cells that are used in the Rauiprograai have a considerably shorter lifespan than those that were only used terrestrially will. Indeed, solar cells for space satellites are expected to have a useful life from about seven to ten years. as a result, also has a satellite since he is through The solar cells operated only have a lifespan of seven to ten years. That is why all efforts are aimed at making the solar cells better against the space particles appreciate.
Die Bemühungen zur Lösung dieses Problems haben dazu geführt, daß man die physische Form der Zellenverbindung einer Änderung unterworfen hat, was zu der sogenannten Vertikalzelle geführt hat (vertical junction cell). Solche Zellen waren Gegenstand einer wissenschaftlichen Arbeit unter dem Titel "New Development in Vertical-Junction Solar Cells", dargeboten auf der zwölften U Photovoltaic Specialists Oonference - 1976 vom 15. bis 18. November 1976 in Baton Rouge, louisiana. Der Zweck einer Bildung von vertikalen Kanälen in der 1-0-0-Oberfläche einer Solarzelle, wobei die photoelektrische Verbindung vertikale Kanäle einwärts von der Zellenoberfläche bildet, ist es, die Verbindung näher an die absorbierte Lichtenergie zu bringen. Da Defekte in der Zellenstruktur, die durch Weltraumwirkung verursacht werden, die Energieaufnahme beeinträchtigen können, erhöht die Minderung des Abstandes zwischen Träger und Verbindung die Wahrscheinlichkeit, daß solche Träger zur Verbindung gelangen. Vertikal zellen haben aber - wenngleich sie auch bei Schäden durch Raumstrahlung funktionsfähig bleiben -den Nachteil, daß sie sich nur schwer exakt herstellen lassen. Soweit bisher bekannt, können sie nur in einer Fläche der 1-1-0-Ebene von monokristallinem Silizium mit den gemeinsamen Ebenen 1-1-1 und 1-0-0 hergestellt werden.Efforts to solve this problem have resulted in one has subjected the physical form of the cell connection to a change what led to the so-called vertical junction cell. Such cells were the subject of a scientific work entitled "New Development in Vertical-Junction Solar Cells ", presented at the twelfth U Photovoltaic Specialists Oonference - 1976 from November 15-18, 1976 in Baton Rouge, Louisiana. The purpose a formation of vertical channels in the 1-0-0 surface of a solar cell, where the photoelectric connection has vertical channels inward from the cell surface is to bring the connection closer to the absorbed light energy. Because defects in the cell structure caused by the effects of space, the May affect energy absorption, decreasing the distance between increases Bearer and Link the likelihood that such bearers will make the link. But vertical cells have - even if they are damaged by ambient radiation remain functional - the disadvantage that they are difficult to manufacture exactly. As far as is known so far, they can only be found in an area of the 1-1-0 level of monocrystalline Silicon with the common levels 1-1-1 and 1-0-0 can be produced.
Infolgedessen sind Vertikal zellen nur schwer gleichförmig herzustellen und mit verhältnismäßig hohem Kostenaufwand.As a result, vertical cells are difficult to manufacture uniformly and at a relatively high cost.
Ohne Prage ist die Degradation bei Irradation merklich geringer als bei Siliziumzellen mit planarer Verbindung. Eine Steigerung der Absorption läßt sich mit sehr kleinen Wandabständen bewirken, dann aber ist die Struktur äußerst zerbrechli ch.Without Prage, the degradation in the case of irradation is noticeably less than in the case of silicon cells with a planar connection. An increase in absorption leaves occur with very small wall gaps, but then the structure is extreme fragile.
AU7WE Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorteile der Vertikalzelle mit der ihr eigenen Widerstandsfähigkeit gegen Strahlenschäden mit denen der strukturierten Zelle mit ihrer verbesserten Absorption zu verbinden. Es ist in erster Linie Aufgabe der Erfindung, eine Solarzelle mit einer Oberfläche zu schaffen, die auffallendes Licht empfängt und möglichst vollständig absorbiert und die eine Minderung der Wirksamkeit durch Strahlungsschäden bester vermeidet als eine Zelle mit ebener Verbindung.AU7WE The invention is based on the object, advantages of the vertical cell with their own resistance to radiation damage with those of the structured Cell with its improved absorption. It is first and foremost job the invention to create a solar cell with a surface that is striking Receives light and absorbs it as completely as possible and which reduces its effectiveness by radiation damage better avoided than a cell with a plane connection.
Io8UNG DER AtlYGABE Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Silizium-Solarzelle mit wenigstens einer Hauptfläche zum Empfangen, Absorbieren und Umwandeln von Lichtenergie in elektrische Energie wenigstens eine der Hauptoberflächen einer Siliziumscheibe dem Angriff durch ein Siliziumätzmittel unterworfen und dabei durch einen gegen dieses Ätzmittel resistenten tfberzug maskiert, der mit offenen Bereichen versehen ist, in denen durch die Ätzung Vertiefungen in der Scheibenoberfläche entsprechend dem Muster der Maske erzeugt werden.Io8UNG DER ATLYGABE To solve this problem, a silicon solar cell with at least one main surface for receiving, absorbing and converting light energy in electrical energy at least one of the main surfaces of a silicon wafer subjected to the attack by a silicon etchant and thereby countered by a this etchant resistant coating masked, the one with open Areas is provided in which, as a result of the etching, depressions in the wafer surface can be generated according to the pattern of the mask.
Die auf solche Weise hergestellten Siliziumscheiben haben nach Beseitigung der Maske Vertiefungen von pyramidenförmiger Gestalt, deren Basis in der ebenen Hauptfläche liegt, Es können auch andere geometrische Figuren vorliegen, jedoch mit dem pyramideneigenen Material, daß die Grundfläche im allgemeinen mit der Hauptempfangsebene zusammenfällt.The silicon wafers produced in this way have after disposal the mask depressions of pyramidal shape, the base of which in the plane Main surface is located, there can also be other geometric figures, however with the pyramid's own material that the base surface generally coincides with the main receiving plane coincides.
Vorzugsweise nehmen die Vertiefungen mit ihren Grundflächen etwa 90 ,~ der Zellenoberfläche ein.The recesses preferably have a base area of about 90 , ~ the cell surface.
Eine solche Zelle mit Vertiefungen in Gestalt von umgedrehten Pyramiden hat den Vorteil, daß sie resistent gegen schädigende Strahleneinwirkung ist und eine gute Licht falleinwirkung aufweist, indem an den Pyramidenflächen reflektierte Lichtstrahlen gegen gegenüberliegende geneigte Flächen stoßen und dabei einer fortlaufenden Absorption unterliegen. Ferner werden alle Nachteile, die mit pyramidenartigen Erhebungen verbunden sind, vermieden.Such a cell with depressions in the shape of upturned pyramids has the advantage that it is resistant to harmful effects of radiation and has a good light fall effect by reflecting on the pyramid surfaces Beams of light collide against opposing inclined surfaces and thereby become a continuous one Subject to absorption. Furthermore, all the disadvantages of having pyramid-like elevations are connected, avoided.
Insbesondere werden Schäden an den geneigten Flächen bei der Herstellung und beim Gebrauch mit ihren Folgen vermieden.In particular, there will be damage to the inclined surfaces during manufacture and avoided in use with their consequences.
Besonders wichtig ist, daß sich die neue Zelle verhältnismäßig einfach und wirksam herstellen läßt. Das neue Verfahren zur Herstellung nutzt die Eigenschaft bekannter Ätzmittel, Silizium, nicht dagegen andere Materialien anzugreifen. Kalium- und Natrium-Hydroxyd beispielsweise greifen Silizium, nicht dagegen andere Materialien - wie z.B. Oxyde des Siliziums - an.It is especially important that the new cell is relatively simple and can be effectively produced. The new method of manufacture makes use of the property well-known etchant, silicon, does not attack other materials. Potassium- and sodium hydroxide, for example, attack silicon, but not other materials - such as oxides of silicon.
Die bei der Herstellung maskierte Fläche ist gewöhnlich die 1-0-0-Oberfli¢he der Siliziuischeibe. Das durch die offenen, vorzugsweise geometrischen und symmetrischen offenen Bereiche der Maske wirksame ätzmittel greift das Silizium im Offenbereich an und erzeugt entsprechend geometrische Vertiefungen mit pyramidenartig geneigten Böschungen. Nach Beseitigung der Maske und geeigneter Waschung wird in die Zelle durch Diffusion oder sonstwie eine impurity eingebracht, nachdem sie zuvor geimpft worden ist. Durch die Diffusion wird wie üblich die n-p- oder p-n-Verbindung im Zell merken gebildet, die sich wie das Muster der Vertiefungen über die ganze Ausdehnung der Zelle erstrecken.The area masked during manufacture is usually the 1-0-0 surface the silicon disk. That through the open, preferably geometric and symmetrical etching agent effective in open areas of the mask attacks the silicon in the open area and generates corresponding geometric depressions with pyramid-like inclined Embankments. After removing the mask and appropriate washing, the cell is returned introduced by diffusion or some other impurity after being previously vaccinated has been. As usual, the diffusion creates the n-p or p-n connection in the Cell memorizes formed, which look like the pattern of depressions over the whole extent the cell extend.
Als besonders einfach und wirksam hat sich die Bildung einer durchgehenden Oxydschicht durch Einwirkung von Dampf erwiesen. Durch den Wasserdampf wird über die ganze Oberfläche eine Siliziumdioxydschicht gebildet. In photolitographischem Verfahren wird sodann auf dem zunächst noch durchlaufenden Material der Oxydschicht als zu erzeugender Arbeitsmaske eine Hilf smaske gebildet und ein Ätzmittel eingesetzt, das die Oxydschicht, nicht aber das Silizium angreift. Durch die so gebildeten, bis zur Siliziumoberfläche durchgehenden offenen Bereiche kann alsdann die Bildung der pyramidenförmigen Vertiefungen stattfinden.The formation of a continuous has proven to be particularly simple and effective Oxide layer proved by the action of steam. The water vapor is over the whole surface a silicon dioxide layer is formed. In photolithographic The process is then carried out on the material of the oxide layer that is initially still passing through an auxiliary mask is formed as the work mask to be generated and an etchant is used, that attacks the oxide layer, but not the silicon. Through the so educated, Open areas extending right up to the silicon surface can then form of the pyramidal depressions take place.
Schließlich wird das Maskeniaterial durch ein ätzmittel für Siliziumdioxyd entfernt, die Zelle gewaschen und die Fertigstellung der Zelle durch Diffusion u.a. vorgenoemen.Finally, the masking material is etched with silicon dioxide removed, the cell washed and the completion of the cell by diffusion, etc. pre-made.
Diese und andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der Erfindung (Verfahren und Erzeugnis) werden besser ersichtlich in Verbindung mit der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfährungsformen, wie sie in der Zeichnung veranschaulicht sind.These and other purposes, features and advantages of the invention (method and product) will become more apparent in connection with the following description preferred embodiments, as illustrated in the drawing.
Fig. 1 zeigt den Verfahrensverlauf der bevorzugten Herstellung und Fig. 2 die Draufsicht der Oberfläche einer im Verfahren nach Fig. 1 hergestellten Solarzelle in schematischer Darstellung. Fig. 1 shows the process flow of the preferred manufacture and FIG. 2 shows the plan view of the surface of a manufactured in the method according to FIG. 1 Solar cell in a schematic representation.
Wie Fig. 1 zeigt, wird eine Silizium-Oblate 10 der gewünschten Stärke, s.B. eine Scheibe von drei Zoll Durchmesser und zehn tausendstel Zoll Stärke, die aus im wesentlichen monokristallinem, mit Bor gedoptem Silizium besteht nach folgendem Verfahren bearbeitet. Diese, in geeigneter Weise geschlitze Scheibe 10, die eine Hauptoberfläche 11 in der 1-0-0 kristailographischen Ebene des Siliziums aufweist, wird während einer halben Stunde dem Einfluß einer DampfatmoWh~are von q000 C unterworfen. Each dieser Dampfbehandlung ist die Oberfläche 11 mit einer Schicht 12 aus Siliziuindioxyd bedeckt, mit einer Stärke von z.B. etwa 2.000 i.As Fig. 1 shows, a silicon wafer 10 of the desired strength, s.B. a disk three inches in diameter and ten thousandths of an inch thick, the consists of essentially monocrystalline silicon doped with boron according to the following Process processed. This, in a suitable manner slotted disc 10, the one Has main surface 11 in the 1-0-0 crystalographic plane of silicon, is subjected to the influence of a steam atmosphere of q000 C for half an hour. Each of this steam treatment is the surface 11 with a layer 12 of silicon dioxide covered, with a thickness of e.g. about 2,000 i.
Alsdann wird ein gleichmäßiger Verzug 14 auf die Siliziumdioxydschicht 12 aufgebracht. Dieser photoresistente Belag ist regelmäßig beschaffen wie in der US-Anmeldung Ser.No.Then there is a uniform distortion 14 on the silicon dioxide layer 12 applied. This photoresist coating is regularly designed as in the US registration Ser.No.
614.618 vom 18.9.1975 beschrieben als eine Art der Herstellung einer gemusterten Beschichtung mit photolitographischer Technik. Dieser Obersug wird sodann photo graphisch in eine gemusterte Schicht mit sehr kleinen Löchern oder offenen Bereichen mit einem Mittenabstand von etwa 30 Mikron terwandelt. Danach wird durch Waschen mit einem Lösemittel das photographisch ausgelochte Material entfernt. Nach der Behandlung im Lösemittelbad hat die Biliziumscheibe die in Fig. 1 an dritter Stelle dargestellte Form mit offenen Bereichen über der durchgehenden Siliziumoxydschicht 12.614.618 of September 18, 1975 described as a type of manufacture of a patterned coating with photolithographic technique. This upper suction is then photographic in a patterned layer with very small holes or open Areas with a center-to-center distance of about 30 microns terwandt. After that, through Washing with a solvent removes the photographically perforated material. To the treatment in the solvent bath, the silicon disk has the third in Fig. 1 Place shown shape with open areas over the continuous silicon oxide layer 12th
Anschließend wird ein Ätzmittel aufgebracht, das für Siliziumdioxyd, aber nicht für Silizium oder den Überzug 14 wirksam ist. Im Beispiel wurde Fluorwasserstoffsäure als Ätzmittel benutzt. Nach dem Eintauchen in das Ätzmittel nimmt die Scheibe 10 die an vierter Stelle der Fig. 1 schematisch dargestellte Form an, in der die offenen Bereiche 16 der Photo schicht 14 bis durch die Siliziumdioxydschicht 12 erweitert sind - zu den offenen Bereichen 17.Then an etchant is applied, which is suitable for silicon dioxide, but is not effective for silicon or the coating 14. In the example, hydrofluoric acid was used used as an etchant. After being immersed in the etchant, the wafer 10 picks up the fourth position in Fig. 1 shown schematically form in which the open Areas 16 of the photo layer 14 expanded through the silicon dioxide layer 12 are - to the open areas 17.
Der Rest des Ubersuges 14 (außerhalb der Bereiche 17) wird durch Eintauchen in ein organisches Lösemittel, z.B. Aceton, entfernt, womit sich die an fünfter Stelle in Fig. 1 dargestellte Form der Zelle ergibt, in der die nunmehr weniger tiefen offenen Bereiche 18 sich bis zur Oberfläche 11 der Siliziumscheibe 10 erstrecken - in einem Muster mit gleichem Abstand über den ganzen Bereich der Hauptebene 11 der Siliziumscheibe 10 in der Siliziumdioxydschicht 12.The rest of the Ubersuges 14 (outside of the areas 17) is made by immersion in an organic solvent, e.g. acetone, with which the fifth Place in Fig. 1 shows the shape of the cell, in which the now less deep open areas 18 extend to the surface 11 of the silicon wafer 10 - in a pattern with the same spacing over the entire area of the main plane 11 of the silicon wafer 10 in the silicon dioxide layer 12.
In der nun folgenden Verfahrensstufe wird die Scheibe mit ihrer Siliziumdioxydschicht in ein Bad eines ßiliziumätzmittels getaucht, das z.B. aus einer 5 %igen Lösung von KOH bei 70 bis 806C besteht, über eine Dauer von etwa fünf Minuten. Da EOH ein Ätzmittel für Silizium, nicht aber für Siliziumdioxyd darstellt, bleibt die Siliziumdioxydschicht 12 im wesentlichen unverändert. Dagegen findet eine Ätzung der Fläche 11 statt, die - da sie sich in der kristallographischen 1-0-0-Ebene monokristallinen Siliziums vollzieht -eine geätzte Oberfläche mit geneigten Ebenen 19 ergibt, die im Körper der Scheibe 10 eine Pyramidenspitze 20 bilden, die jedoch nach unten gerichtet ist.In the process stage that now follows, the disk with its silicon dioxide layer is made immersed in a bath of silicon etchant, e.g. from a 5% solution of KOH at 70 to 806C for a period of about five minutes. Because EOH one The silicon dioxide layer remains an etchant for silicon, but not for silicon dioxide 12 essentially unchanged. In contrast, there is an etching of the surface 11, which - because they are in the 1-0-0 crystallographic plane of monocrystalline silicon do one etched surface with inclined planes 19 results, which form a pyramid tip 20 in the body of the disc 10, but which point downwards is directed.
In der folgenden Verfahrensstufe wird die Scheibe abermals einer Behandlung durch Fluorwasserstoffsäure unterworfen, um den Rest der Siliziumdioxydschicht 12 zu entfernen.In the following process stage, the disk undergoes another treatment subjected by hydrofluoric acid to the remainder of the silicon dioxide layer 12 to remove.
Damit ergibt sich die an letzter Stelle in Fig. 1 dargestellte Form der Scheibe mit gleichmäßig verteilten pyramidenförmigen Vertiefungen 22 in der Hauptebene 11, wobei - wie aus der Draufsicht in Fig. 2 in noch größerem Maßstab erkennbar - vier Pyraxidenebenen 19 jeweils in einem einzigen Apex 20 enden. Die Vertiefungen 22 nehmen mehr als 50 % der in der Zelle verbleibenden Fläche II ein.This results in the form shown at the last point in FIG. 1 the disc with evenly distributed pyramid-shaped depressions 22 in the Main plane 11, with - as from the plan view in Fig. 2 on an even larger scale recognizable - four pyraxide planes 19 each end in a single apex 20. the Wells 22 take up more than 50% of the area II remaining in the cell.
In der bevorzugten Busführungsforpp nehmen die Vertiefungen sogar 90 % der Hauptebene 11 ein, welche Licht empfängt und absorbiert. Die Spitzen der Vertiefungen 22 liegen etwa 20 Mikron tief; die Basis der Vertiefungen hat eine Länge von etwa 15 Mikron und eine etwa gleich große Breite.In the preferred bus guide format, the recesses even take 90% of the main plane 11, which receives and absorbs light. The tips of the Wells 22 are approximately 20 microns deep; the base of the wells has a Length of about 15 microns and about the same width.
Die Breite der Zellenoberfläche zwischen den Vertiefungen beträgt etwa 1 Mikron.The width of the cell surface between the wells is about 1 micron.
Vorzugsweise sind die offenen Bereiche in der Siliziumdioxydschicht möglichst symmetrisch angeordnet. Es können daher aber auch andere als symmetrische Vertiefungen (statt quadratisch oder rund) vorgesehen sein, mit Abweichungen bis zum Faktor zwei zwischen der breitesten und schmalsten Stelle.Preferably the open areas are in the silicon dioxide layer Arranged as symmetrically as possible. However, other than symmetrical ones can also be used Recesses (instead of square or round) be provided with Deviations up to a factor of two between the widest and narrowest point.
Zweckmäßig werden auf beiden Seiten der Scheibe pyramidenförmige Vertiefungen erzeugt. Dabei werden die Vertiefungen auf der Rückseite, welche nicht dem Licht ausgesetzt wird, mit einem wärmeleitenden Metall ausgefüllt, z.B. mit Lötmetall. Die Vorderseite dient dann der Lichtabsorption und die Rückseite der Wärmeableitung unter Kontakt mit z.Bt Luft oder Wasser als Eihleittel.Pyramid-shaped depressions are expediently formed on both sides of the disk generated. Thereby the indentations on the back, which are not exposed to the light is filled with a thermally conductive metal, e.g. with solder. The front then serves to absorb light and the back to dissipate heat in contact with e.g. air or water as a release agent.
Die beschriebenen Ausfiihrungsformen zeigen nur bevorzugte Verwirklichungen der Erfindung. Insbesondere können weitere Versuche zu Abmessungen fihren, die von den bisher erprobten abweichen, zumal in Verbindung mit sepzifischen Anwendungen der neuen Zelle. Ferner können andere als photolitographische Verfahren zur Bildung der offenen Bereiche in der Siliziumdioxydschicht oder andere Überzüge für die Lichtempfangsseite der Zelle angewandt werden. So könnte auch ein gemusterter ueberzug aufgebracht und durch diesen tbersug die ätzung zur Bildung der Vertiefungen vollzogen werden; da jedoch eine hohe Präzision gefordert wird und der Uberzug widerstandsfähig gegen das Silikonätzmittel sein muß, dürfte das oben beschriebene Verfahren im allgemeinen zu bevorzugen sein. Das Ätzen der Scheibenoberfläche kann auch durch offene Bereiche eines überzuges aus Titan oder Titandioxyd erfolgen, was den Vorteil einer Bearbeitung bei niedrigeren Temperaturen unter Vermeidung einer Gefahr von Hitzeschäden der Zelle hätte. Alle Abänderungen und andere Ausführungsformen und Äquivalent. im Rahmen der Erfindung, soweit sie unter die Anspräche fallen, sollen eingeschlossen sein.The embodiments described only show preferred realizations the invention. In particular, further experiments can lead to dimensions ranging from deviate from those tested so far, especially in connection with specific applications the new cell. Furthermore, methods other than photolithographic formation can be used the open areas in the silicon dioxide layer or other coatings for the light receiving side applied to the cell. A patterned cover could also be applied and through this transfer the etching for the formation of the depressions are carried out; however, since high precision is required and the coating is resistant to the silicone etchant must be that described above procedure generally to be preferred. The etching of the wafer surface can also be done by open areas of a coating made of titanium or titanium dioxide take place, which has the advantage machining at lower temperatures avoiding the risk of Heat damage to the cell. All modifications and other embodiments and Equivalent to. within the scope of the invention, insofar as they fall under the claims be included.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792952431 DE2952431A1 (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Solar energy cell made from silicon wafer - where surface of wafer is etched to produce recesses reducing reflection and increasing light absorption |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| DE19792952431 DE2952431A1 (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Solar energy cell made from silicon wafer - where surface of wafer is etched to produce recesses reducing reflection and increasing light absorption |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE2952431A1 true DE2952431A1 (en) | 1981-07-02 |
Family
ID=6089720
Family Applications (1)
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| DE19792952431 Withdrawn DE2952431A1 (en) | 1979-12-27 | 1979-12-27 | Solar energy cell made from silicon wafer - where surface of wafer is etched to produce recesses reducing reflection and increasing light absorption |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2952431A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3324232A1 (en) * | 1983-07-05 | 1985-01-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Process for producing crystalline silicon bodies having a structure which increases the surface area, and use of said bodies as substrates for solar cells and catalysts |
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-
1979
- 1979-12-27 DE DE19792952431 patent/DE2952431A1/en not_active Withdrawn
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