DE3121350C2 - Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Sonnenbatterie bzw. Solarbatterie besteht aus in Reihe geschalteten Solarzellen, z. B. in Reihe geschalteten Tandem-Übergangs-Solarzellen.
Mit Hilfe von Fotoelementen, wie Solarzellen, kann Son­ nenstrahlung in verwertbare elektrische Energie umgewan­ delt werden. Die Energieumwandlung erfolgt durch den auf dem Gebiet der Halbleiter-Fotoelemente bekannten Sperr­ schicht-Fotoeffekt bzw. Fotovolteffekt. Durch auf eine Solarzelle auffallende und durch eine Aktivzone aus Halb­ leitermaterial adsorbierte Sonnenstrahlung werden Elek­ tronen und Löcher erzeugt. Die Elektronen und Löcher wer­ den durch ein eingebautes elektrisches Feld, z. B. durch einen gleichrichtenden Übergang, in der Solarzelle von­ einander getrennt. Ergebnis dieser Trennung von Elektro­ nen und Löchern sind die Fotospannung und der Fotostrom der Zelle.
Mit der Größe der Fläche der Solarzelle steigt auch der Serienwiderstand der Strahlungs-Auftreffelektrode der So­ larzelle, und es werden größere und kompliziertere Git­ ter-Elektroden zum Abführen des in der Zelle durch Be­ strahlung mit Sonnenlicht erzeugten Stroms erforderlich. Die Anforderungen an die Gitter-Elektroden werden bei Herstellung der Solarzellen als lange schmale Streifen und Reihenschaltung der Streifen herabgesetzt. Zum Her­ stellen dünner Streifen von in Reihe geschalteten Solar­ zellen oder von Reihenschaltungen von Tandem-Übergangs- Solarzellen werden aufwendige fotolithografische Verfah­ ren und chemische Ätzverfahren benötigt. Durch diese Ver­ fahren werden oft Nadellöcher in den Halbleitermateriali­ en erzeugt. Die Nadellöcher können Kurzschlüsse in oder Verschlechterungen von Teilen der Solarzellen oder der ganzen Solarzelle zur Folge haben. Die Fotolithografie ist außerdem nicht ohne weiteres in der kontinuierlichen Massenbearbeitung einsetzbar und führt zu einem erhebli­ chen Anstieg der Herstellungskosten bei in Reihe geschal­ teten Solarzellen.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art kann aus der DE 28 39 038 A1 hergeleitet werden. Im Bekannten wird das Substrat in einem ersten Verfahrensschritt mit einer durchsichtigen Elektroden-Schicht völlig überdeckt. Die Elektrodenschicht wird durch einen ersten Satz von bis zum Substrat reichenden Nuten in Elektroden-Streifen un­ terteilt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Elektroden-Streifen mit einer durchsichtigen Aktivzonen- Schicht überdeckt, deren Material auch in die zwischen den Elektroden-Streifen erzeugten Nuten hineinreicht. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Aktivzonen-Schicht durch breite, bis an die Elektroden-Streifen heranrei­ chende und die Nuten des ersten Satzes überlappende Schlitze unterteilt. Schließlich wird die erste Nut mit dem darin befindlichen Material zusammen mit einem Be­ reich oberhalb der Elektroden-Streifen mit Isoliermateri­ al bedeckt, bevor eine Rückenelektrode aufgebracht wird. Das unter der Rückenelektrode vorgesehene Isoliermaterial ist im Bekannten erforderlich, weil die Rückenelektrode sonst die beiderseits der ersten Nut offenliegenden Elek­ troden-Streifen kurzschließen würde.
Aus dem Laser-Handbook, Bd. 2, North Holland Publ. Comp., Amsterdam (1972), Seiten 1632 bis 1642, ist es bekannt, dünne Filme mit Hilfe von Laserstrahlen abzutragen und exakte Muster, z. B. von Leitern für integrierte Schalt­ kreise, herzustellen. Nach der US-PS 40 44 222 ist es ferner bekannt, bei einer Mehrschicht-Struktur den Laser­ strahl so zu steuern, daß die jeweils oben liegende Schicht zuerst verdampft, um zu verhindern, daß eine tie­ fere Schicht Oberflächenexplosionen der mehrlagigen Struktur erzeugt.
Aus der DE-AS 15 64 935 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Sonnenzelle bekannt, die anders als die Vorrichtung nach DE 28 39 038 A1 von einem undurchsichtigen Substrat ausgeht. Auf diesem Substrat werden mit Hilfe von Masken Leiter-Streifen gebildet. Ebenfalls mit Hilfe von Masken werden die Leiter-Streifen und eine angrenzende Zone des Substrats mit Halbleiterstreifen bedeckt. Mit Hilfe einer dritten Maske werden die einzelnen Halbleiterstreifen durch leitende Verbindungsstreifen in Reihe geschaltet. Diese Verfahrensweise setzt die Verwendung schwierig zu justierender Masken voraus und ist - unter anderem wegen der erforderlichen Masken - recht materialaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie eingangs genannter Art mit in Reihe geschalteten Solarzellen zu schaf­ fen, das weder eine gesonderte gegenseitige Isolierung von durch Laserschnitte voneinander getrennten Elektro­ den-Streifen noch aufwendig zu justierende Masken benö­ tigt. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 an­ gegebenen Merkmale gelöst.
Durch die Erfindung wird demgemäß ein Verfahren zum Her­ stellen einer Reihenschaltungs-Sonnenbatterie mit einfa­ chen oder Tandem-Übergangs-Solarzellen unter Verwendung des Laser-Trennens geschaffen. Zu dem Ver­ fahren gehört u. a. das Laser-Trennen einer auf ein trans­ parentes Substrat niedergeschlagenen durchsichtigen lei­ tenden Oxidschicht (TCO = transparent conductive oxide) in Streifen.
Auf das transparente Substrat und die Streifen aus durch­ sichtigem, leitendem Oxid wird dann Halbleitermaterial niedergeschlagen. Das transparente leitende Oxid bildet den zu durchstrahlenden Vorderkontakt des Bauelements. Dieses wird dann er­ neut mit Laserstrahlen behandelt, um das Halbleitermaterial, ohne das durchsichtige leitende Oxid zu beeinflussen, in Streifen zu zerlegen. Diese Streifen werden parallel zu den vorher durch Laser-Trennen erzeugten Streifen und daran an­ grenzend hergestellt. Anschließend wird ein Rückenkontakt auf die Streifen aus durchsichtigem leitenden Oxid und Halbleiter­ material aufgebracht. Schließlich wird das Material des Rücken­ kontakts parallel und angrenzend zu aber mit Abstand von den vorhergehenden beiden Laser-Trennungen so geritzt oder abge­ teilt, daß eine Vorrichtung mit Reihenschaltung der Bauele­ mente entsteht. Individuelle Platten mit in Reihe geschalte­ ten Solarzellen und Tandem-Übergangs-Solarzellen lassen sich so in Reihe schalten und verbinden, daß die gewünschten Werte von Spannung und Strom erhalten werden.
Das zum Herstellen der Sonnenbatterie verwendete Material, nämlich das a-Si-Halbleitermaterial, das durchsichtige leitende Oxid und das Material der Rückenelektroden können so ausge­ wählt werden, daß entweder ein einziger Laser zum Ritzen der aufeinanderfolgenden Schichten mit von Schicht zu Schicht ab­ nehmender Energie oder Laser unterschiedlicher Wellenlänge, die jeweils eine Schicht ohne Beeinflussung der anderen Schich­ ten ritzen bzw. trennen können, anzuwenden sind. Statt dessen können auch sehr kurze Laserimpulse von etwa 10 bis 20 Nano­ sekunden Dauer und sehr schnellen Impulsfolgen von etwa 0,2 bis 5 MHz benutzt werden, um eine Schicht zu ritzen ohne die anderen Schichten nachteilig zu beeinflussen.
Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispie­ len werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tandem-Übergangs-Sonnen­ batterie mit hydriertem, amorphem Silizium als Halb­ leitermaterial, die aus mehreren Tandem-Übergangs- Solarzellen besteht;
Fig. 2a bis f eine Reihe miteinander verbundener Solarzellen in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen; und
Fig. 3a bis b ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mit Hilfe der Verfahrensschritte nach Fig. 2a bis 2e herzu­ stellenden Sonnenbatterie.
Die Sonnenbatterie 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 besteht aus einer Folge-von Tandem-Übergangs- Solarzellen 20, 21 und 22, welche auf einem Substrat 32 in Reihe geschaltet bzw. verbunden sind. Die Solarzellen können beispielsweise unter Anwendung der Lehren aus der US-PS 40 64 521 oder der DE-OS 30 15 362 hergestellt werden. Das verwendete amorphe Silizium kann zusätzlich zum Wasserstoff und den Silanen auch Verunreinigungen bzw. Störstellen, wie Halogene, enthalten; es kann aufgedampftes oder aufgesprühtes amorphes Silizium verwendet werden.
Jede Tandem-Übergangs-Solarzelle 20, 21 und 22 enthält einen Streifen aus durchsichtigem, leitenden Oxid 34 (TCO) als Auf­ treff-Elektrode und zwei oder mehr Aktiv-Schichten 38 und 42 aus Halbleitermaterial, die durch einen Tunnel-Übergang 40 voneinan­ der getrennt sind. Die Aktiv-Schichten enthalten Teilzonen 38a, 38b und 38c sowie 42a, 42b und 42c unterschiedlichen Leitungs­ typs. Die Halbleiterschicht oder -schichten und die Tunnel-Über­ gänge werden insgesamt als Aktiv-Zone 43 bezeichnet. Die Aktiv- Zone 43 besitzt einen gleichrichtenden Übergang entweder inner­ halb ihres Körpers, namentlich einen PN-Übergang, oder an einer Oberfläche, namentlich eine Schottky-Grenzschicht. Die Aktiv- Zone 43 kann - wie gesagt - als einfache Halbleiterschicht vor­ liegen oder aus mehreren Halbleiterschichten bestehen. Die Tan­ dem-Übergangs-Solarzellen werden mit Hilfe einer Rückenelek­ trode 44 und eines Reihenkontaktes 46 miteinander verbunden.
Das Laser-Trennen wird zum Herstellen des durchsichtigen lei­ tenden Oxids 34 und der Halbleiterschichten 38 und 42 in Strei­ fenform angewendet. Die Streifen aus dem durchsichtigen lei­ tenden Oxid liegen parallel und angrenzend an die Streifen aus Halbleitermaterial. Die Laser-Trenntechnik ist auch dazu geeig­ net, Strukturen von Solar-Bauelementen herzustellen, in denen Streifen nur einer Aktivzone 38 aus Halbleitermaterial in Reihe geschaltet werden. Das Material der transparenten Auftreff-Elek­ trode, das Halbleitermaterial und das Material der Rückenelek­ trode sollen so ausgewählt werden, daß ein Laserstrahl einer einzigen Wellenlänge aber variierender Energie die Einzelele­ mente in der gewünschten Form trennen kann, indem die Laser-Energie beginnend bei der zum Her­ stellen der Auftreff-Elektrode benutzten Energie (stufenweise) herabgesetzt wird. Statt dessen können die Materialien der ver­ schiedenen Schichten oder Streifen auch so ausgewählt werden, daß ein Laserlicht einer ersten Frequenz zum Trennen des amorphen Siliziums geeignet ist, aber ein anderes Material, zum Beispiel das durchsichtige leitende Oxid nicht angreift.
Nach der Beschreibung der fertig gestellten Sonnenbatterie 10 wird nunmehr das Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie anhand der Fig. 2a bis 2f erläutert, und zwar am Beispiel einer Sonnenbatterie mit hydriertem, amorphem Silizium.
Fig. 2a zeigt ein Substrat 32 aus Glas, Kunststoff oder ähn­ lichem. Fig. 2b zeigt das mit einem durchsichtigen, leitenden Oxid (TCO) 34 beschichtete Substrat 32. Die TCO-Schicht bildet das Material der Auftreff-Elektrode und kann beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid, Zinn-Oxid oder ähnlichem bestehen. Die TCO- Schicht 34 wird durch Aufdampfen, Aufsprühen oder andere bekannte Verfahren niedergeschlagen. Statt dessen kann auch von einem im Handel erhältlichen und bereits mit einem durchsichtigen Elektroden-Material, wie Indium-Zinn-Oxid, beschichteten Glas­ substrat 32 ausgegangen werden. Die durchsichtige leitende Oxid-Schicht 34 soll eine Dicke von etwa 6,5 Nanometern und einen Flächenwiderstand von weniger als etwa 150 Ohm pro Qua­ drat, vorzugsweise weniger als 100 Ohm pro Quadrat, besitzen.
In Fig. 2c ist die auf dem Substrat 32 liegende TCO-Schicht 34 durch Laser-Trennen in Streifen aufgeteilt. Es kann dabei jeder zum Trennen des TCO-Materials geeignete Laser verwendet werden. Beispielsweise wird ein gütegesteuer­ ter, ungedämpft kontinuierlich erregter Neodym-YAG-Laser ein­ gesetzt, welcher bei einer Wellenlänge von 1,06 Mikrometern und einer durchschnittlichen Energie von etwa 4,5 Watt mit ei­ ner Impulsfolge von etwa 36 Kilohertz und einer Trenn-Geschwin­ digkeit von etwa 20 cm pro Sekunde arbeitet. Mit "gütegesteuert" wird die zeitliche Steuerung der Güte des op­ tischen Resonators zum Erzielen großer Laser-Puls-Leistungen be­ zeichnet.
Gemäß Fig. 2d wird die Aktiv-Zone 43 auf die Auftreff-Elektro­ den-Streifen niedergeschlagen. Das Substrat 32 einschließlich der TCO-Schicht 34 und der halbleitenden Aktiv-Zone 43 wird da­ raufhin wieder parallel und angrenzend an die vorhergehenden Trennlinien gemäß Fig. 2e bis herunter zu der durchsichtigen Elektrode 34 dem Laser-Trennen unterworfen. Beispielsweise ist ein ungedämpft arbeitender Neodym-YAG-Laser einer Wellenlänge von 1,06 Mikrometern und einer Impulsfolge von 36 Kilohertz so wie einer Trenn-Geschwindigkeit von 20 cm pro Sekunde bei Ein­ stellung auf eine Energie von 1,7 Watt zum Begrenzen hydrierten amorphen Siliziums geeignet. Die Kennwerte des Lasers sollen dabei so eingestellt werden, daß die hydrierte amorphe Silizium-Schicht bis zu den TCO-Streifen 34 durchtrennt, die TCO-Streifen aber nicht störend verletzt werden.
Gemäß Fig. 2f wird ein Material zum Bilden der Rückenelektrode, z. B. Titan, Aluminium, Indium oder ähnliches, schräg bzw. unter einem Winkel von etwa 30 bis 45° mit Bezug auf die Normale des Substrats 32 auf die Streifen der Solarzelle so aufgedampft, daß Streifen 46 aus dem aufgedampften Material entstehen, die die Einzel-Zellen in Reihe geschaltet verbinden. Schließlich werden Anschlüsse 52 und 54 auf bekannte Weise an der entstandenen Sonnenbatterie angebracht.
Statt dessen kann das Material der Rücken-Elektrode auch aufge­ dampft, aufgesprüht oder auf andere Weise überall auf der Rück­ seite der Streifen aus Halbleitermaterial entsprechend den An­ gaben nach Fig. 3a niedergeschlagen und daraufhin parallel zu der durch den Laser eingebrachten Nut von Fig. 2e laser-getrennt werden. Wie Fig. 3b zeigt, befindet sich die so hergestellte Nut parallel zur Nut gemäß Fig. 2e. Ein kontinuierlich erregter Neodym-YAG-Laser mit einer ähnlichen Impulsfolge und Schneid­ geschwindigkeit wie vorher aber mit einer Energie von etwa 1,3 Watt kann zum Trennen des elektrischen Rückenkontaktes und zum Bilden der Nut in dem Kontakt verwendet werden. Die Kennwerte dieses Lasers sind so auszuwählen, daß die Halbleiter- und TCO- Schichten im wesentlichen unbeeinflußt bleiben. Diese Herstellungs­ technik ist auf Halbleitermaterialien anzuwenden, deren seit­ licher Schicht- bzw. Flächenwiderstand ausreichend hoch ist und zum Beispiel mehr als 10¹⁰ Ohm pro Quadrat beträgt, so daß der zwei Wände aneinander grenzender Halbleiterstreifen kontaktie­ rende elektrische Rückenkontakt die betreffenden Zellen aus amorphem Silizium, nicht kurzschließt. Wenn halbleitende und andere Materialien zum Her­ stellen der Aktivzone benutzt werden, welche einen niedrigen seitlichen Flächenwiderstand besitzen, muß die Kante der Aktiv­ zone mit jeweils passendem Isoliermaterial abgeschirmt werden, bevor die Streifen in Serie geschaltet werden.
Im folgenden werden Versuchsbeispiele angegeben:
Beispiel I
Ein 7,6 cm×7,6 cm großes, mit Indium-Zinn-Oxid beschichtetes Glas-Substrat einer Dicke von etwa 250 Nanometern und einem Flächenwiderstand von etwa 10 Ohm pro Quadrat der Firma Triplex Glass Company, Ltd., Kings Norton, Burmingham, England, wurde mit einem kontinuierlich erregten gütegesteuerten Neodym-YAG- Laser einer Energie von 4,5 Watt mit einer Impulsfolge von 36 Kilohertz, einer Ritzgeschwindigkeit von 20 cm pro Sekunde und einer Linsenbrennweite von etwa 27 mm laser-getrennt. Durch das Laser-Trennen wurde eine Nut einer Breite von etwa 0,002 cm zwischen Streifen aus Indium-Zinn-Oxid von etwa 0,5 cm Breite gebildet. Das darunterliegende Glas schmolz leicht punktweise bis zu einer Tiefe von wenigen Zig Nanometern. Nach dem Laser- Trennen wurde die Leitfähigkeit des abgetrennten Bereichs ge­ messen. Der Bereich war schwach leitfähig. Der schwach leitfähi­ ge Bereich wurde durch Eintauchen für etwa 45 Sekunden in eine aus einem Teil konzentrierter Salzsäure und 2 Teilen Wasser be­ stehende Lösung abgetragen.
Anschließend wurde die halbleitende Aktivzone nach Verfahren gemäß US-PS 41 67 051 auf das Substrat und die Streifen aus Indium-Zinn-Oxid niedergeschlagen. Die halbleitende Aktivzone bestand dabei aus einer etwa 15 Nanometer dicken, etwa 12 Vol. % Platin enthaltenden PtSiO₂-Metallkeramik, einer P⁺-dotierten Schicht aus hydriertem amorphen Silizium von etwa 36 Nanometern Dicke, einer undotierten Schicht aus hydriertem amorphem Sili­ zium von etwa 590 Nanometern Dicke und einer Abschlußschicht aus N⁺-dotiertem hydriertem, amorphem Silizium von 36 Nanometern Dicke. Das amorphe Silizium wurde durch Glimmentladung in ei­ ner Silizium, Wasserstoff und geeignete Leitfähigkeitsmodifi­ zierer enthaltenden Atmosphäre niedergeschlagen. Die Metall­ keramik wurde durch gleichzeitiges Aufsprühen von Pt und SiO₂ gebildet.
Die halbleitende Aktivzone wurde mit Hilfe des vorher angege­ benen Lasers nur so getrennt, daß in ihr parallel und mit Ab­ stand von den ersten Laser-Trennspuren verlaufende Nuten ent­ standen. Der Laser wurde dabei mit einer Energie von 1,7 Watt und einer Brennweite von 48 Millimetern mit ähnlicher Impuls­ folge und Schreibgeschwindigkeit wie vorher betrieben. Die Breite der hierbei erzeugten Nut betrug etwa 0,003 cm. Es wur­ de bis herunter zur Indium-Zinn-Oxid-Schicht aber nicht durch diese hindurch laser-getrennt.
Anschließend wurden die Streifen und die Aktivzone sowie das durchsichtige Substrat mit Titan zum Bilden der Rückenelektro­ de bis zu einer Dicke von etwa 100 Nanometern beschichtet. Die Zelle wurde dann ein drittes Mal dem Laser-Trennverfahren unter­ worfen und dabei im elektrischen Rückenkontakt eine Nut parallel und angrenzend an vorher gezogene Trennlinien gebildet. Der Laser wurde dazu mit einer Energie von etwa 1,3 Watt, einer Brennweite von etwa 75 Millimetern und den vorher genannten Im­ pulsfolgen sowie Trenngeschwindigkeiten betrieben. Mit Hilfe von Silberepoxid-Bindemittel wurden Kupferleitungen an die Enden der Elektroden angebracht. Abschließend wurden elektrische Kurz­ schlüsse und Nebenschlüsse (Shunts) durch Beaufschlagen jeder Zelle mit einer Sperrspannung von 5 Volt beseitigt.
Die so hergestellte Zelle bzw. Batterie wurde mit Licht ent­ sprechend Sonnenlicht der Intensität AM1 erprobt (AM1 entspricht einem Spektrum, das an einem klaren blauen Tag mit im Zenit stehender Sonne erhalten wird). Eine erfindungsgemäß hergestellte aus zwölf einzelnen Solarzellen-Streifen bestehende Sonnenbatte­ rie besaß eine Leerlaufspannung Voc von 9,3 Volt - etwa 0,775 Volt pro Zelle - einen Kurzschlußstrom Jsc von etwa 5,3 Milliamp´re pro Quadratzentimeter, einen Füllfaktor FF = maximaler Leistungsausgang/Voc×Jsc von etwa 0,51 und einem Wirkungsgrad von etwa 2,1%.
Beispiel II
Es wurde eine reihengeschaltete Sonnenbatterie im wesentlichen wie in Beispiel I hergestellt, jedoch wurde als Metall des Rückenkontakts Indium verwendet, und dieses wurde zugleich mit dem Indium-Zinn-Oxid auf die Aktiv-Zone des halbleitenden Bau­ elements aufgedampft. Anschließend wurden in dem Indium durch Laser-Trennen mit einer Laser-Energie von 1,3 Watt parallel und angrenzend an die in das hydrierte, amorphe Silizium eingebrach­ ten Nuten verlaufende Nuten erzeugt. Nach Anbringen von Elektro­ den und Entfernen elektrischer Kurzschlüsse lieferte die aus zehn individuellen, in Reihe geschalteten Streifenzellen be­ stehende Sonnenbatterie eine Leerlaufspannung von 7,9 Volt, ei­ nen Kurzschlußstrom von 4,6 Milliamp´re pro Quadratzentimeter, einen Füllfaktor von 0,51 und einen Wirkungsgrad von 1,9%, wenn die Batterie dem Testlicht der Intensität von etwa AM1 ausge­ setzt wurde.
Beispiel III
Ein mit Indium-Zinn-Oxid eines Flächenwiderstands von etwa 10 Ohm pro Quadrat beschichtetes Glas-Substrat von 7,6 cm×7,6 cm Größe wurde einer Laser-Trennung entsprechend dem Verfahren nach Beispiel I unterworfen.
Daraufhin wurde eine Tandem-Übergangs-Struktur aus einer Pla­ tin-Metallkeramik, einer amorphen Silizium-Schicht, einem Tunnel- Übergang und einer zweiten amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat und den Streifen aus Indium-Zinn-Oxid niedergeschlagen.
Die Metallkeramik war 7,5 Nanometer dick. Die erste, eine P-leitende Zone enthaltende etwa 30 Nanometer dicke, amorphe Siliziumschicht, eine eigenleitende Zone von etwa 76 Nano­ metern Dicke und eine N-leitende Zone von etwa 38 Nanometern Dicke wurden auf die Platin-Metallkeramik aufgebracht. Ein Tunnelübergang einer Platin-Metallkeramik von etwa 7,5 Nano­ metern Dicke wurde auf die amorphe Siliziumschicht niederge­ schlagen. Die zweite Schicht aus amorphem Silizium mit einer P-leitenden Zone, eine eigenleitende Zone und eine N-leiten­ de Zone mit der Reihe nach Dicken von 30 Nanometern, 408 Nano­ metern bzw. 45 Nanometern wurden auf den Tunnel-Übergang nie­ dergeschlagen. Die amorphen Siliziumschichten wurden durch Glimmentladung und die Platin-Metallkeramiken durch gleich­ zeitiges Aufsprühen von Platin und SiO₂ gebildet. Diese Schich­ ten wurden durch Laser-Trennen so geteilt, daß eine parallel und angrenzend an die vorher gemäß Beispiel I verlaufende Laser- Trennlinie entstand. Dabei wurde eine Laser-Energie von 1,7 Watt verwendet. Die durch Laser-Trennen erzeugten Nuten lagen angrenzend und parallel zu den Nuten in der Indium-Zinn-Oxid- Schicht etwa entsprechend Fig. 2e. Anschließend wurde eine 100 Nanometer dicke Schicht aus Zinn unter einem Winkel von etwa 30° mit Bezug auf die Normale des Substrats gemäß Fig. 2f aufgedampft. Mit Hilfe von Silberepoxid wurden Kupferleitungen an der Elektrode befestigt. Kurzschlüsse wurden durch Beauf­ schlagen mit einer Sperr-Vorspannung entfernt.
Die so hergestellte Sonnenbatterie bestand aus zehn horizon­ tal in Serie geschalteten Tandem-Zellen von jeweils zwei ver­ tikal übereinanderliegenden Einzelelementen, so daß die Batte­ rie insgesamt 20 Zellen enthielt. Dieses Bauelement lieferte bei Bestrahlen mit einer etwa AM1 entsprechenden Lichtintensi­ tät eine Leerlaufspannung von etwa 11,8 Volt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie (10) mit mehreren Solarzellen (20, 21, 22), bei dem eine durchsichtige Elektrode (34) auf einem durchsichtigen Substrat (32) mit Hilfe eines Laser­ strahls ausreichender Energie zum Bilden mehrerer durchsichtiger, durch einen ersten Satz von Nuten mit darin freigelegtem Substrat (32) voneinander getrenn­ ter Elektroden-Streifen (34) unterteilt wird und bei dem auf den Elektroden-Streifen (34) befindliche Aktivzonen-Streifen (43) mit Hilfe einer Rückseitenelektrode (44, 46) in Reihe geschaltet ver­ bunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen aus amorphem Silizium bestehende Aktiv­ zone (43) auf dem Substrat (32) und den Elektroden- Streifen (34) gebildet wird, und daß danach die Aktivzone (43) mit Hilfe eines Laserstrahls zum Bilden eines zweiten Satzes von Nuten, die die Aktivzonen-Streifen über den Elektroden-Streifen (34) voneinander tren­ nen, derart unterteilt wird, daß die Nuten des zweiten Satzes parallel und seitlich versetzt an eine Kante der Nuten des ersten Satzes angrenzend bis herun­ ter auf die Elektroden-Streifen (34), ohne letztere zu durchtrennen, gebildet werden und dadurch ein Kurzschluß zwischen benachbarten Solarzellen (20, 21, 22) ausgeschlossen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Elektrode (34), die Aktivzone (43) und die Rückseitenelektrode (44, 46) so ausgewählt wer­ den, daß die zum Trennen der durchsichtigen Elektro­ den-Streifen (34) erforderliche Energie des Laser­ strahls größer ist als die Energie zum Trennen der Ak­ tivzone (43) und die Laserenergie zum Trennen der Ak­ tivzone (43) größer ist als die Energie zum Trennen der Rückseitenelektrode (44, 46).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Aktivzone (43) aus hydriertem, amorphem Silizium gebildet wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivzone (43) aus mehreren halbleitenden Schichten (38, 42) gebil­ det wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Licht einer Wellenlänge von etwa 1,06 Mikrometern emittierender, kontinuierlich erregter Neodym-Laser verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gütegesteuerter Laser mit einer Impulsfolge­ frequenz von etwa 36 Kilohertz verwendet wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennen des durchsichtigen Elektrodenmaterials (34) mit einer La­ serenergie von etwa 4,5 Watt und das Trennen der Ak­ tivzone (43) mit einer Laserenergie von etwa 1,7 Watt ausgeführt wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aktivzone (43) eine Folge von hydrierten, amorphen Silizium- Schichten (38, 42) verwendet wird, in der paarweise aneinander grenzende Schichten durch einen Tunnel- Übergang (40) voneinander getrennt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel-Übergang (40) als Metallkeramik-Über­ gang ausgebildet wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenelek­ trode (44, 46) durch Schrägaufdampfen hergestellt wird.
11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseitenelek­ trode (44, 46) über den Streifen der Aktivzone (43) und der durchsichtigen Elektrode (34) hergestellt und parallel und angrenzend an die Trennelinien der Strei­ fen der Aktivzone (43) einer Laser-Trennbehandlung un­ terzogen wird.
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