DE3000889A1 - Verfahren zum herstellen von solarzellen - Google Patents

Verfahren zum herstellen von solarzellen

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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT *' Unser Zeichen Berlin und München VPA £Q P 10 0 3 OE"
Verfahren zum Herstellen von Solarzellen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Solarzellen aus amorphem Material, insbesondere aus Silicium.
Solarzellen aus amorphem Material, insbesondere aus amorphem Silicium, werden derzeit als mit geringstem Aufwand herstellbar angesehen, da der Energieaufwand beim Fertigungsprozeß gering ist und bei Schichtdicken im Bereich von 1 /um bis einigen 10 /um nur wenig Material verbraucht wird (vergleiche Y. Kuwano "Amorphous Silicon Solar Cells Meet Low Cost Energy Requirements", IEE, July 1979, Seite 65).
Auf dem Gebiet der Solarzellen werden gegenwärtig intensive Forschungen durchgeführt, deren Ziel in der Erhöhung des Wirkungsgrades und der Reproduzierbarkeit der Ausbeute bei größeren Flächen besteht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und kontinuierliches Verfahren zum Herstellen von amorphem Material anzugeben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das amorphe Material aus der flüssigen Phase auf einem Träger in die Form eines Bandes so rasch abgekühlt wird, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit höher als die Kristallisationsgeschwindigkeit ist.
Kot 1 Dx / 28.12.1979
130031/0037
VPA 80 P 1 O O 3 OE
Die Erfindung beschreitet also einen vollkommen anderen Weg als bisher Übliche Verfahren zum Herstellen von zum Beispiel amorphem Silicium:
Bei diesen üblichen Verfahren wird nämlich amorphes Silicium auf Glas oder Metall durch eine Plasma-Reaktion von Silan (SiH^) abgeschieden, wobei dieser Vorgang diskontinuierlich erfolgt. Für das Abscheiden könnten zwar bandförmige Träger eingesetzt -werden, um so zu einem kontinuierlichen Bandprozeß zu gelangen. Dann v/erden aber immer noch sehr ebene, temperaturbeständige Träger benötigt, die eine Mikro-Rauhigkeit unter 0,1 /um besitzen und beispielsweise aus poliertem, rostfreiem Stahl bestehen können. Außerdem ist die Abscheidegeschwindigkeit bei den angestrebten Schichtdicken des amorphen Siliciums in der Größenordnung 1 /um selbst bei aufwendigen Vorrichtungen auf einig© m/min Banddurchlauf begrenzt.
Die Erfindung beschreitet dagegen folgenden Wegs
Amorphes Material für Solarzellen, insbesondere amorphes Silicium, wird durch Bandgießen mit extrem schnellem Abkühlen hergestellt. Dabei kann wie bei der Herstellung von glasartigen, magnetischen Stoffen vorgegangen werden:
In einer ersten Variante läßt man das flüssige Silicium auf einer polierten Kupferrolle erstarren. Das so gebildete Band aus dem amorphem Material wird von der Kupfer ·- rolle abgezogen. Es kann dann freitragend weiterverarbeitet werdens beispielsweise um eine beidseitig© Dotierung vorzunehmen, um ©ine durchsichtige Elektrodenschicht aufzutragen, um streifenförmige Metallisierungen vorzunehmen oder um abschließend gegebenenfalls eine isolierende Kaschierung vorzusehen»
130031/0037
- y- VPA 80 P 1 0 0 3 OE
In einer zweiten Variante des Verfahrens erfolgt das Bandgießen durch ein gekühltes, gut wärmeleitendes Trägerband, beispielsweise durch eine polierte Metallfolie.
Die angestrebte Wasserstoffdotierung des amorphen Materials beziehungsweise dessen oberflächliche Dotierung mit p- beziehungsweise η-leitenden Dotierstoffen kann aus der Atmosphäre während des Bandgießens erfolgen. Daneben kommen für die Dotierung des erstarrten Bandes auch die bekannten Verfahren, wie zum Beispiel Festkörperdiffusion aus gasförmigen Medien, Ionenimplantation oder Festkörperdiffusion aus festen Dotierstoffquellen in Betracht.
Ein wesentlicher Vorteil von bandgegossenem, amorphem Material ist darin zu sehen, daß der Materialverbrauch an die Bedürfnisse gut anpaßbar und das Material mit extrem hoher Geschwindigkeit (bis zum Bereich von km/min) herstellbar ist.
An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert, in deren Fig. 1 und 2 jeweils schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend den obigen beiden Varianten angedeutet sind.
In der Fig. 1 wird flüssiges Silicium 1 über eine flache Düse 2 auf eine polierte Kupferrolle 3 aufgetragen. Das flüssige Silicium 1 erstarrt auf der Kupferrolle 3 und bildet so eine amorphe Siliciumschicht 4, die anschließend von der in der Richtung eines "Pfeiles 5 umlaufenden R.olle 3 abgezogen wird.
In Fig. 2 ist ein Kupferband 6 zwischen zwei Rollen 7 und 8 geführt. Auch bei dieser Variante wird flüssiges Silicium 1 über eine flache Düse 2 zugeführt. Es ge-
1 30031/0037
80 P 1 0 0 3 DE
VPA .
langt auf das Kupferband 6, um dort zu erstarren und amorphes Silicium zu bilden. Dieser Erstarrungsprozeß kann noch durch einen Kühlkörper 9 unterstützt werden, der unterhalb des Bandes 6 vorzusehen ist. Da die beiden Rollen 7 und θ in der Richtung von Pfeilen 10 umlaufen, fördert das Band 6 die amorphe Siliciumschicht 4 zur Mantelfläche der Rolle 8. Dort kann dann die amorphe Siliciumschicht 4 in üblicher Weise abgezogen werden.
2 Figuren
19 Patentansprüche
30031/0037
. P-
Leerseite

Claims (19)

y VPA 8OP 1 003DE Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Solarzellen aus amorphem Material, insbesondere aus Silicium, dadurch gekennzeichnet, daß das amorphe Material aus der flüssigen Phase auf einem Träger in die Form eines Bandes so rasch abgekühlt wird, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit höher als die Kristallisationsgeschwindigkeit ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Abkühlen und die Herstellung des Bandes in einem Verfahrensschritt vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Träger eine Rolle mit großem Durchmesser ist, von der das amorphe Material unmittelbar nach dem Erstarren abgelöst werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß auch der Träger die Form eines Bandes aufweist,
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chnet , daß die Rolle einen Kupfermantel aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß das amorphe Material nach dem Ablösen vom Träger freitragend weiterverarbeitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß das amorphe Material beidseitig dotiert wird.
130031/003 7.
8. Verfahren nach einem der Msprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf das amorphe Material eine durchsichtige Elektrodenschicht aufgetragen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 89 dadurch gekennzeichnet, daß auf das amorphe Material streifenfSrmige Metallisierungsn aufgetragen werden.
10. Verfahren nach einem der Insp2=üche 1 Ms 9, dadurch gekennzeichnet? daß das amorphe Material über eine isolierende Kaschierung auf ein© Unterlage aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis.1O5 dadurch gekennzeichnet s daß d©r Träger gekühlt wird und aus einem gut wärmeleitenden Werk= stoff besteht.
12. Verfahren nach Anspruch U9 dadurch gekennzeichnet j daß der Träger ein© polierte Folie ist und aus Metall beat
13. Verfahren nach eine® der Ansprüche 1 Ms 12t da durch gekennzeichnet, daß das amorphe Material mit Dotierstoffen während des Äuftra» gens auf den Träger dotiert wird,
14·· Verfahren nach Anspruch 15? dadurch gekennzeichnet j daß der 0berfläch©ab©r®ich des Materials dotiert
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a ■ durch gekennzeichnet, daß das amorphe Material durch Festkörperdiffusion aus gasforai-
300Q889
80 P 1 O O 3 OS
gen Medien oder durch Ionenimplantation oder durch Festkörperdiffusion aus festen Dotierquellen dotiert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» d a durch gekennzeichnet, daß das
amorphe Material mit Wasserstoff dotiert wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß das
amorphe Material mit p- xmC/oder η-leitenden Dotierstoffen dotiert wird.
IS. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17» dadurch gekennzeichnet , daß das
amorphe Material mit hoher Geschwindigkeit im Bereich
von km/min hergestellt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialverbraueh für die Herstellung des amorphen Materials an die Bedürfnisse anpaßbar ist.
130031/0037
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