DE3000889A1 - Verfahren zum herstellen von solarzellen - Google Patents
Verfahren zum herstellen von solarzellenInfo
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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»
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- 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-
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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
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. P-
Leerseite
Claims (19)
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.
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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