DE3135353A1 - Fotoempfindliche amorphe mehrfachzellen-anordnung - Google Patents

Fotoempfindliche amorphe mehrfachzellen-anordnung

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Description

Die Erfindung betrifft eine fotoempfindliche amorphe Mehrfachzellen-Anordnung, bei der zugeschnittene Bandbreiten für spezifische fotoempfindliche Anwendungen vorgesehen ;: ind, wobo t die üellenanordnung Lypinohorweise Sperrschicht-Fotozellen umfaßt, wie beispielsweise Solarzellen des p-i-n-, des Schottky- oder des MI-S-Typs, wobei unter letzterem ein Metall-Isolator-Halbleiter verstanden wird.
Für die industrielle Herstellung kristalliner Halbleiter bildet Silizium das hauptsächliche Ausgangsmaterial,und es hat sich dafür auch in hohem Ausmaße bewährt, wie es seine Verwendung mit einem Anteil von etwa 18% für kristalline Solarzellen für die Raumfahrt beweist. Als die Technologie der kristallinen Halbleiter ein kommerzielles Ausmaß erreichte, wurde sie die Grundlage der gegenwärtigen Industrie, die sich sehr weitgestreut mit der Herstellung solcher Halbleiter-Anordnungen befaßt. Eine Ursache für diese Entwicklung bildete dabei die Fähigkeit der Wissenschaftler, im wesentlichen defektfreies Germanium und insbesondere Silizium-Kristalle zum Wachsen zu bringen und diese dann in Fehlstellen-Materialien umzuwandlen, die leitfähige Bereiche des p- und des η-Typs enthielten. Erreicht wurde dieses Ziel damit, daß in ein solches kristallines Material Promilleanteile eines Donators (n) oder eines Akzeptors (p) als ein Dotierungsmaterial eingefügt wurden, und zwar als ersatzweise Verunreinigungen in im wesentlichen reine kristalline Materialien , um deren elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen und um zu erreichen, daß diese kristallinen Materialien ein Leiter entweder des p- oder des η-Typs sind. Die Herateilung von p-n-Plächen- oder Schichtkristallen erfordert extrem komplexe, zeitraubende und teure Verfahren. Es kann daher festgestellt werden, daß diese für Solarzellen und für Anordnungen zur Stromregelung nützlichen kristallinen Materialien unter äußerst sorgfältig kontrollierten Bedingungen hergestellt werden, indem einzelne Silizium- oder Germanium-Kristalle zum Wachsen gebracht werden und indem
solche einzelnen Kristalle im Falle der Herstellung von p-n-FLachen- oder Schichtkristallen mit extrem kleinen und kritischen Mengen an Dotierungsmitteln dotiert werden.
Dieses Wachstum der Kristalle erzeugt relativ so kleine Kristalle, daß für die Herstellung von Solarzellen eine Vielzahl von einzelnen Kristallen zusammengesetzt werden müssen, um die gewünschte Fläche nur einer einzigen Solarzellen-Tafel bereitzustellen. Um eine Solarzelle gemäß diesem Verfahren herzustellen, muß daher eine entsprechend große Menge an Energie bereitgestellt werden, was in Verbindung damit, daß durch die beschränkte Größe der Silizium-Kristalle Grenzen gesetzt sind und ein solches kristallines Material zuerst zugeschnitten und dann zusammengesetzt werden muß, eine unmögliche ökonomische Grenze für die Verwendung derartiger kristalliner Halbleiter-Solarzellen für eine Engergieumwandlung in einem größeren Ausmaß bildet. Das kristalline Silizium weist außerdem einen indirekten optischen Rand auf, der in einer äußerst geringen Lichtabsorption in dem Material resultiert. Wegen dieser geringen Lichtabsorption müssen die kristallinen Solarzellen eine Dicke von wenigstens 50 Mikrons aufweisen, um das einfallende Sonnenlicht zu absorbieren. Selbst wenn das einzelne Kristallmaterial durch ein polykristallines Silizium ersetzt wird, das auf billigere Weise herstellbar ist, bleibt dieser indirekte optische Rand erhalten. Die Dicke des Materials wird folglich nicht reduziert. Das polykristalline Material schafft außerdem Probleme an den Korngrenzen und hat weitere Nachteile.
Ein weiterer Nachteil in der Verwendung von solchem kristallinen Material für solare Anwendungszwecke liegt darin begründet, daß die Bandbreite von kristallinem Silizium etwa 1,1 eV beträgt, wobei dieser Wert wesentlich unterhalb der optimalen Bandbreite von etwa 1,5 eV liegt. Die an sich mögliche Zumischung von Germanium engt diese Bandbreite weiter ein, wodurch der solare Wirkungsgrad der Umwandlung weiter verringert wird.
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Mithin kann davon ausgegangen werden, daß kristalline SiIizium-Anordnungen fixe Parameter aufweisen, die nicht in gewünschtem Maße veränderlich sind, große Mengen an Material erfordern, nur in relativ kleinen Flächen herstellbar sind und die Herstellung dabei sehr teuer und zeitraubend ist. Anordnungen, die auf amorphem Silizium fußen, können indessen diese Nachteile von kristallinem Silizium ausschalten. Amorphes Silizium weist einen optischen Absorptionsrand auf, dessen Eigenschaften ähnlich demnjenigen eines direkten Spalt-Halbleiters sind, wobei eine Materialdicke von einem Mikron oder weniger nötig ist, um dieselbe Menge an Sonnenlicht zu absorbieren, die ein kristallines Silizium einer Dicke von 50 Mikron absorbieren kann. Amorphes Silizium kann außerdem im Vergleich zu kristallinem Silizium fester, leichter und in größeren Flächen hergestellt werden.
Es wurden daher enorme Anstrengungen unternommen, um Verfahren zu entwickeln, die ein Aufdampfen bzw. eine Ablagerung von amorphen Halbleiter-Legierungen oder -Filmen erlauben, wobei alle diese Verfahren auch auf die Bereitstellung relativ großer Flächen ausgerichtet waren und, falls erwünscht, nur durch die Größe der Einrichtung beschränkt wurden, die für dieses Aufdampfen benutzt wurde. Diese Verfahren waren außerdem darauf ausgerichtet, eine unmittelbare Dotierung durchzuführen, um Materialien des p- und des η-Typs zu bilden, falls p-n-Flächen- oder Schichtanordnungen erwünscht wurden als Äquivalente zu den kristallinen Materialien. Diese Arbeiten sind jedoch über viele Jahre reichlich unproduktiv geblieben. Filme des amorphen Silizium oder des Germanium der Gruppe IV sind normal vierfach koordiniert und weisen im allgemeinen im Mikrobereich liegende Leerräume sowie lose Bindungen und andere Nachteile auf, wodurch eine hohe Dichte lokalisierter Zustände des Energiespaltes erzeugt wird. Die Anwesenheit einer solchen hohen Dichte lokalisierter Zustände in
dem Energiespalt amorpher Silizium-Halbleiterfilme resultiert in einer geringen Fotoempfindlichkeit und in einer kurzen Lebensdauer des Trägers, wodurch solche Filme für fotoempfindliche Anwendungen ungeeignet sind. Solche Filme können außerdem nicht mit großem Erfolg dotiert oder in anderer Weise modifiziert werden, um die Fermi-Basis nahe an die Leiter- oder Valenzbänder zu verlagern, wodurch die Filme ungeeignet für p-n-Flächen- oder Schichtanordnungen für Solarzellen sowie für Anordnungen zur Stromkontrolle sind.
Um die vorerwähnten Probleme zu verkleinern, die in Verbindung mit amorphem Silizium und Germanium auftraten, ist bereits vorgeschlagen worden, gegen das Ende der Verkleinerung der lokalisierten Zustände des Energiespaltes in dem amorphen Silizium oder Germanium dieselben mehr dem eigenleitenden kristallinen Silizium oder Germanium anzunähern und die amorphen Materialien mit geeigneten klassischen Dotierungsmitteln zu dotieren, um sie dadurch wie bei dem Dotieren kristalliner Materialien zu Fehlstellen-Halbleitern des p- oder des η-Typs zu wandeln. Verwiesen wird hierzu auf die Arbeiten von W.E.Spear und P.G.LeComber of Carnegie Laboratory of Physics, University of Dundee, veröffentlicht in "Solid State Communications", Band 17, Seiten 1193 bis 1196, Ausgabe 1975 unter dem Titel "Substitutional Doping of Amorphes Silicon".
Die Verkleinerung solcher lokalisierter Zustände war dabei durch ein Aufdampfen mittels der Glimmentladung von amorphen Siliziumfilmen erreicht worden, wobei ein Silan-Gas (SiH.) durch ein Reaktionsrohr hindurchgeleitet wurde, in welchem das Gas durch eine Hochfrequenz-Glimmentladung zerlegt und an einem Substrat bei einer Substrattemperatur von etwa 500 bis 6000K (227 - 3270C) niedergeschlagen wurde. Das so auf dem Substrat niedergeschlagene bzw. aufgedampfte Material war ein eigenleitendes amorphes Material aus Silizium und Waserstoff. Um ein dotiertes amor-
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phes Material herzustellen, wurde ein Phosphor-Waserstoff-Gas (PH3) der Leitfähigkeit des η-Typs oder ein Bor-Wasserstoff gas (B„Hfi) der Leitfähigkeit des p-Typs mit einem Silan-Gas vorgemischt und dann durch ein zur Glimmentladung eingerichtetes Rohr unter denselben Betriebsbedingungen hindurchgeleitet. Die gasförmige Konzentration der Do-
—6 —2 tierungsmittel wog dabei -etwa zwischen 5x10 und 10 Volumenteilen. Das auf diese Weise aufgedampfte bzw. abgelagerte Material enthielt wahrscheinlich phosphorhaltige oder borhaltige Dotierungsmittel und war vom Typ eines Fehlstellen-Halbleiters des n- oder des p-Typs.
Während es durch jene Vorarbeiten unbekannt blieb, ist es jetzt durch die Arbeiten anderer bekannt, daß der Wasserstoff des Silizium-Wasserstoff-Gases eine optimale Temperatur in bezug auf sehr viele der zahlreichen losen Bindungen des Siliziums während der Aufdampfung mittels einer Glimmentladung schafft, wodurch die Dichte der lokalisierten Zustände des Energiespaltes gegen das Ende der Schaffung der elektronischen Eigenschaften des amorphen Materials in einer engeren Annäherung an diejenigen des korrespondierenden kristallinen Materials wesentlich verringert wird.
D.I. Jones, W.E. Spear, P.G. Lecomber, S. Li und R. Martins arbeiteten auch an der Herstellung einer Ge:Η-Anordnung unter Verwendung von GeH. unter Anwendung ähnlicher Techniken. Das erhaltene Material wies eine hohe Dichte der lokalisierten Zustände im jeweiligen Energiespalt auf. Obwohl das Material dotiert werden konnte, war der Wirkungsgrad gegenüber einer Si:H-Anordnung wesentlich geringer. Die Autoren haben daraus in einem Artikel, der in der Zeitschrift "Philsophical Magazine B", Band 39, Seite 147 (1979),/die Schlußfolgerung gezogen, daß wegen der großen Dichte der Zustände in den Spalten das erhaltene Material "ein weniger attraktives Material als eine Si-Anordnung im Hinblick auf die Dotierung und mögliche Anwendungen" ist. /erschien
Beim Arbeiten nach einem ähnlichen Verfahren der Glimmentladung zur Herstellung von amorphen Silizium-Solarzellen unter Verwendung von Silan versuchte D.E.Carlson, Germanium zur Verkleinerung des optischen Spaltes in den Zellen zu verwenden, um den für Solarzellen optimalen Wert von etwa 1,5 eV aus einem Material zu erhalten, das eine Bandbreite zwischen 1,65 und 1,70 eV hatte. Verwiesen wird hierzu auf die Veröffentlichung in der Zeitschrift "Journal of Non Crystalline Solids", Band 35 und 36 (1980), Seiten 707 bis 717, die sich mit einem Vortrag befaßt, der auf der 8. Internationalen Konferenz über amorphe und flüssige Halbleiter in Cambridge, Mass., vom 27. bis 31. August 1979 gehalten wurde. Carlson hat jedoch weiter darüber berichtet, daß die Hinzufügung von Germanium aus einem German-Gas nicht erfolgreich war, weil es beträchtliche Verringerungen aller fotovoltaischer Parameter der Solarzellen verursacht. Carlson deutete daher auch an, daß die Verschlechterung der fotovoltaisehen Eigenschaften darauf hinweist, daß in dem Energiespalt der aufgedampften Filme Fehler geschaffen werden, verwiesen wird hierzu auf seine Veröffentlichung in der Zeitschrift "Tech. Dig. 1977 IEDM", Washington, D.C, Seite 214.
Das Konzept für die Verwendung von Mehrfachzellen für die Verbesserung der fotovoltaischen Eigenschaften ist in der US-PS 2 949 498 niedergelegt. Die dort beschriebenen Mehrfachzellen-Anordnungen verwenden kristalline Flächen- oder Schicht-Halbleiter, wobei keine Unterscheidung zwischen amorphen und kristallinen Anordnungen getroffen wird. Wesentlich für das dort offenbarte Konzept ist, daß Anordnungen mit verschiedenen Bandbreiten verwendet werden, um damit wirksamer die verschiedenen Bereiche des Solarspektrums zu sammeln. Die gestapelte bzw. aufgeschichtete Zellenanordnung weist dabei zwei oder mehr Zellen auf, wobei das Licht reihenweise durch jede Zelle der Anordnung hindurchgeleitet wird, bei der ein Material mit einer großen Bandbreite von einem Material mit einer klei-
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neren Bandbreite gefolgt ist, um das durch die erste Zelle oder Schicht hindurchgeleitete Licht zu absorbieren*
Nach diesem Konzept solcher gestapelter bzw. geschichteter Mehrfachzellen-Anordnungen wurden viele Artikel gefertigt, wobei erst vor kurzer Zeit die Anwendung dieses Konzepts auch auf Si-H-Materialien berichtet wurde. Marfaing schlug vor, unter Verwendung von Silan-Gas amorphe Si-Ge-Legierungen in einer solchen geschichteten Zellenanordnung herzustellen, wobei er jedoch nicht auf die Ausführbarkeit des Verfahrens zu sprechen kam. Verwiesen wird hierzu auf die Veröffentlichung "Communities Photovoltaic Solar Engergy Conf.", Berlin, Seite 287 (1979) .
Hamakawa und weitere Autoren berichtete indessen über die Ausführbarkeit der Herstellung einer Zellenanordnung unter Verwendung von Silan-Gas, die nachfolgend als eine Mehrfachzelle des Kaskaden-Typs bezeichnet wird. Diese Kaskadenzelle ist als eine Mehrfachzelle anzusprechen, bei der zwischen den einzelnen Zellen keine trennende oder isolierende Schicht vorhanden ist. Jede der Zellen besteht aus einem Si:H-Material derselben Bandbreite bei einer p-i-n-Flächen- bzw. Schichtanordnung. Dabei wurde der Kurzschlußstrom über eine Vergrößerung der Dicke der Zellen in Richtung des Lichtweges zu beherrschen versucht, wobei sich wie erwartet ergab, daß sich die "Voc" der gesamten Anordnung erhöhte und proportional zu der Anzahl der Zellen war.
In einem erst vor kurzem erschienenen Bericht über die Verbesserung des Wirkungsgrades von Mehrfach-Solarzellen aus amorphem Silizium unter Verwendung von Silan-Gas in der vorerwähnten Weise ist darauf hingewiesen, daß "Germanium" eine nachteilige Verunreinigung einer Si:H-Anordnung ist und daß mit einem wachsenden Anteil des Germanium der Kurzschlußstrom exponential verringert wird". Die Autoren haben daraus unter Berücksichtigung auch der Arbeiten von Carlson, Marfaing und Hamakawa gefolgert, daß Legierungen aus amorphem Silizium,
Germanium und Wasserstoff "schwache fotovoltaische Eigenschaften" besitzen und daß folglich neue "fotovoltaische Filmzellenmaterialien gefunden werden müssen, die eine spektrale Ansprechempfindlichkeit bei etwa 1 Mikron haben, um für eine Mehrfachzellen-Anordnung des Typs Si:H einen günstigen Wirkungsgrad zu erhalten."Verwiesen wird hierzu auf die Vorträge von J.J. Hanak, B. Paughnan, V. Kor;;un und J.P. Pellicane, die anläßlich der 14. "IEEE Photovoltaic Specialists Conference" in San Diego, Californien, vom 7. bis 10. Januar 1980 gehalten wurden.
Die Eingliederung von Wasserstoff in das vorerwähnte Verfahren schafft nicht nur Beschränkungen, die auf das fixe Verhältnis von Wasserstoff zu Silizium in dem Silan-Gas zurückzuführen sind, vielmehr werden dadurch auch verschiedene Si:H-Bindungen geschaffen, die neue Antibindungen mit nachteiligen Auswirkungen auf diese Materialien zur Folge haben können. Einer der vielleicht wichtigsten Nachteile ist die Tatsache,daß Wasserstoff nicht Fehlerzustände kompensieren oder entfernen kann, die durch die Einfügung von Germanium in die Legierung erzeugt werden. Für die Verringerung der Dichte der lokalisierten Zustände in diesen Materialien bestehen daher wesentliche Beschränkungen insbesondere hinsichtlich der p- und der η-Dotierung. Die resultierende Dichte der Zustände der unter Verwendung von Silan-Gas aufgedampften Materialien führt zu einer engen Breite der Sperrschicht, was den Wirkungsgrad der Solarzellen sowie anderer Anordnungen begrenzt, deren Arbeitsweise von der Bewegung der freien Träger abhängig ist. Die Herstellung dieser Materialien nur unter Verwendung von Silizium und Wasserstoff resultiert auch in einer hohen Dichte der Oberflächenzustände, die alle vorerwähnten Parameter beeinflußt. Die neueren Versuche, die Bandbreite des Materials zu verkleinern, was gelungen ist, haben daneben aber auch zu dem Nachteil geführt, daß weitere Zustände in dem Spalt geschaffen wurden. Eine Vermehrung der Zustände in der Bandbreite führt aber zu einer Verringe-
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rung der Fotoempfindlichkeit, was der Herstellung solcher fotoeinpfindlicher Anordnungen widerspricht.
Nachdem die Entwicklung der Aufdampfung von Silizium unter Verwendung von Silan-Gas mittels der Glimmentladung so weit abgeschlossen wurde, haben sich alle weiteren Arbeiten mit dem Niederschlag amorpher- Siliziumfilme mittels einer Zerstäubung in einer Atmosphäre befaßt, die aus einem Gemisch aus Argon und molekularem Wasserstoff besteht, und es wurde dabei dann untersucht, welchen Einfluß der molekulare Wasserstoff auf die Eigenschaften des niedergeschlagenen amorphen Siliziumfilms nimmt. Als Ergebnis dieser Untersuchungen ist festzuhalten, daß der Wasserstoff als ein Kompensationsmittel· wirkt, das in solcher Weise Bindungen eingeht, daß dadurch die lokalisierten Zustände in dem Energiespalt reduziert werden. Das Ausmaß der Verringerung der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt war jedoch weitaus geringer ais die Verringerung, die mittels des vorbeschriebenen Verfahrens der Aufdampfung von Silan-Gas erreicht wurde. Um p- und ndotierte Materialien herzustellen, wurden bei dieser Zerstäubung weiterhin dieselben p- und η-dotierten Gase verwendet. Dabei zeigte sich, daß die Materialien einen kleineren Wirkungsgrad der Dotierung im Vergleich zu den Materialien aufwiesen, die mittels der Glimmentladung hergestellt worden waren. Durch keines der Verfahren konnten p-dctierte Materialien mit genügend hohen Akzeptor-Konzentrationen zur kommerziellen Herstellung von p-n- oder zur Herstellung von p-in-Flächenanordnungen wirksam bereitgestellt werden. Der Wirkungsgrad der η-Dotierung war außerdem geringer als für eine kommerzielle Auswertung erwünscht, und die p-Dotierung war besonders unerwünscht, da sie die Größe der Bandbreite reduzierte und die Anzahl an lokalisierten Zuständen in der Bandbreite erhöhte.
Die bis jetzt geübte Aufdampfung von amorphem Silizium, die gemäß der vorstehenden Hinweise durch die Verwendung von Was-
serstoff neben Silan-Gas in der Absicht abgewandlet wurde, damit eine größere Annäherung an kristallines Silizium zu erhalten, wobei die Dotierung ähnlich wie diejenige von kristallinem Silizium durchgeführt wurde, zeichnet sich darin aus, daß damit Materialien bereitgestellt werden, die unter den wesentlichsten Aspekten einem dotierten kristallinen Silizium unterlegen sind. So wurde insbesondere bei den Materialien des p-Typs der Wirkungsgrad der Dotierung und die Leitfähigkeit als unzureichend angesehen, und weiterhin ließen die fotovoltaischen Eigenschaften dieser Siliziumfilme viele Wünsche übrig.
Aus der US-PS 4 226 898 ist bekannt, daß wesentlich verbesserte amorphe Siliziumlegierungen mit insbesondere beträchtlich reduzierten Konzentrationen der lokalisierten Zustände in den Bandbreiten und elektronischen Eigenschaften hoher Qualität mittels der Glimmentladung unter bestimmten Voraussetzungen bereitgestellt werden können. Durch die US-PS 4 217 374 ist ein weiteres, dazu abgewandeltes Verfahren der Aufdampfung mit einem gleich vorteilhaften Wirkungsgrad bekannt. Die in diesen Druckschriften beschriebenen Verfahren zeichnen sich hauptsächlich darin aus, daß in den amorphen Silizium-Halbleiter Fluor eingeführt wird, um so die Dichte der lokalisierten Zustände wesentlich zu verringern.
Aktiviertes Fluor zeichnet sich insbesondere darin aus, daß es unmittelbar in das amorphe Silizium der amorphen Anordnung diffundiert und sich mit diesem bindet, wodurch hauptsächlich die Dichte der lokalisierten Fehlstellen-Zustände verkleinert wird, weil die kleine Größe der Fluor-Atome sich dafür eignet, unmittelbar in die amorphe Anordnung eingefügt zu werden. Das Fluor bindet sich mit den losen Bindungen des Siliziums und bildet wahrscheinlich eine teilweise ionische stabile Bindung mit den flexiblen Bindungswinkeln, was zu einer stabileren und wirksameren Kompensation oder Änderung im Vergleich dazu führt, wenn Wasserstoff und andere Kompensations- oder Änderungsmittel
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eingesetzt werden. Fluor wird daher als ein wirksameres !Compensations- oder Änderungselement als Wasserstoff angesehen, wenn es allein oder zusammen mit Wasserstoff verwendet wird, wobei dafür hauptsächlich seine übermäßig kleine Größe, sein hohes Reaktionsvermögen, insbesondere in bezug auf die chemische Bindung, und seine höchste Elektronegativität maßgebend sind. Fluor unterscheidet sich daher qualitativ von den anderen Halogenen und ist deshalb als ein Super-Halogen angesehen.
Um nur ein Beispiel zu nennen, sei hier darauf hingewiesen, daß eine Kompensation entweder unter alleiniger Verwendung von Fluor oder in der Kombination mit Wasserstoff erreichbar ist, wobei das eine oder die beiden Elemente nur in sehr kleinen Mengen, d.h. in Bruchteilen eines Atomprozents, hinzugefügt wird bzw. werden. Die Mengen an Fluor und Wasserstoff sollten jedoch wünschenswert sehr viel größer sein als solche minimalen Prozente, damit eine Silizium-Wasserstoff-Fluor-Legierung gebildet wird. Der Anteil dieser Legierungselemente Fluor und Wasserstoff kann beispielsweise in der Größenordnung zwischen 1 und 5 Prozent und mehr betragen. Es wird angenommen, daß die so gebildete neue Legierung eine kleinere Dichte der Fehlstellen-Zustände in dem Energiespalt aufweist im Vergleich zu derjenigen, die mittels einer bloßen Neutralisation der losen Bindungen und ähnlicher Fehlstellen-Zustände erreichbar ist. Wenn solche größere Mengen insbesondere an Fluor eingesetzt werden, dann wird davon eine wesentliche Teilnahme an der Bildung eines neuen strukturellen Gefüges eines amorphes Silizium enthaltenden Materials erwartet sowie die Möglichkeit, andere Legierungsmaterialien, wie Germanium, erleichtert hinzuzufügen. Neben den vorerwähnten Eigenschaften sollte Fluor außerdem die Fähigkeit besitzen, durch induktive und ionische Wirkungen auf das lokale Gefüge der Silizium enthaltenden Legierung Einfluß zu nehmen. Es wird auch angenommen, daß Fluor die Bindung des Wasserstoffs beeinflußt, indem es die Dichte der Fehlstellen-Zustände
wirksam verkleinert, zu deren Schaffung der Wasserstoff beiträgt, während er gleichzeitig als ein die Dichte der Zustände verkleinerndes Element wirkt. Die ionische Wirkung von Fluor in einer solchen Legierung wird dabei darauf zurückgeführt, daß Fluor bezüglich der anderen Elemente der nächste Nachbar ist.
Die nicht optimale spektrale Ansprechempfindlichkeit der bekannten fotoempfindlichen amorphen Mehrfach-Zellenanordnungen wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch überwunden, daß zwei oder mehr in der Bandbreite eingestellte amorphe fotoempfindliche Legierungszellen bereitgestellt werden, um die Bandbreite der Anordnung auf die optimalen Nutzungseigenschaften einzustellen, die für bestimmteAnwendungszwecke erwünscht sind, ohne daß dabei aber die fehlerhaften Zustände in dem Spalt wesentlich vermehrt werden. Die elektronischen Eigenschaften hoher Qualität des Materials sind daher mit der Bildung der neuen Bandbreite, auf welche die Mehrfachzellen-Anordnungen eingestellt sind, nicht wesentlich beeinträchtigt.
Die amorphen Legierungen enthalten vorzugsweise wenigstens ein die Dichte der Zustände verringerndes Element, wobei dieses Element Fluor ist. Das Kompensations- oder Änderunaselement, also Fluor, und/oder andere Elemente können während des Niederschlags oder danach hinzugefügt werden. Das der Einstellung dienende Element oder mehrere solcher Elemente kann bzw. können aktiviert werden und durch ein Aufdampfen, ein Zerstäuben oder mittels der Glimmentladung hinzufügt werden. Die Bandbreite kann dadurch auf den für einen spezifischen Anwendungsfall der Anordnung gewünschten Wert eingestellt werden, daß die notwendige Menge des einen oder mehrerer der Elemente in die zum Niederschlag gebrachten Legierungszellen eingefügt wird bzw. werden,und zwar wenigstens in deren den Fotostrom erzeugenden Bereich bei wenigstens einigen der Zellen der Anordnung.
Die Bandbreite der Zellen wird ohne eine wesentliche Vermehrung der Anzahl der Zustände in der Bandbreite der Legierung eingestellt, wofür die Anwesenheit des Fluors in der Legierung maßgebend ist. Die früher unter Verwendung von Silan-Gas niedergeschlagenen Filme erfahren diesen Niederschlag auf Substrate einer Temperatur zwischen 2500C und 3500C, um die Eingliederung und Kompensation des Siliziums mit dem Wasserstoff in den Filmen bestmöglich zu gestalten. Die früheren Versuche, auch Germanium in diesen Film einzugliedern, sind daran gescheitert, daß die Bindung des Wasserstoffs mit dem Germanium zu schwach ist, um bei der für den Niederschlag geforderten Temperatur des Substrats stabil zu sein.
Die Anwesenheit von Fluor in der Legierung gemäß der Erfindung schafft eine Siliziumlegierung, die sich physikalisch, chemisch und elektro-chemisch von anderen Siliziumlegierungen unterscheidet, weil Fluor sich nicht nur gleichwertig mit dem Silizium bindet sondern auch die strukturell kurze Bereichsordnung des Materials in positiver Weise beeinflußt. Daher können der Einstellung dienende Elemente, wie Germanium, Zinn, Kohlenstoff oder Stickstoff,der Legierung wirksam hinzugefügt werden, weil Fluor im Vergleich zu Wasser- · stoff die festeren und stabileren Bindungen bildet. Fluor kompensiert oder ändert sowohl Silizium als auch Germanium sowie die anderen der Einstellung der Bandbreite dienenden Elemente in der Legierung wesentlich wirksamer als Wasserstoff, weil es festere und thermisch stabilere Bindungen schafft und weil infolge der ionischen Natur der Fluorbindung flexiblere Konstellationen der einzelnen Bindungen vorherrschen. Die Verwendung von Fluor schafft eine Legierung bzw. einen Film, wie in der ÜS-PS 4 217 374 beschrieben,, wobei die Dichte der Zustände in der Bandbreite wesentlich geringer ist als diejenige einer Legierung bzw. eines Films, der durch eine Kombination von Silizium und Wasserstoff unter Verwendung beispielsweise von Silan-Gas gebildet wurde. Da das der Einstellung der Bandbreite dienende Element wegen
des Einflusses des Fluors in die Zellen ohne die zusätzliche Schaffung wesentlich fehlerhafter Zustände eingliederbar ist bzw. sind, weist die neue Zellenlegierung elektronische Eigenschaften und eine Fotoleitfähigkeit hoher Qualität auf, wenn das bzw. die der Einstellung der Bandbreite dienenden Elemente so gewählt sind, daß damit die Wellenlänge-Kennlinien der Anordnung auf einen spezifischen fotoempfindlichen Anwendungsfall zugeschnitten sind. Die durch Fluor kompensierte oder geänderte Legierung wird weiter durch Wasserstoff verbessert werden, der während des Niederschlags des Fluors oder danach hinzugefügt werden kann. Der nachträgliche Niederschlag von WassersLoFC ist dann vorteilhaft, wenn für das Substrat die durch das Fluor erlaubton höheren Temperaturen gewählt werden.
Während die Grundzüge der vorliegenden Erfindung mit jedem der vorerwähnten Verfahren verwirklichbar sind, wird die Erfindung nachfolgend nur am Beispiel eines Niederschlags mit einem Dampf und einem plasma-aktivierten Dampf beschrieben. Die in der US-PS 4 226 898 beschriebene Glimmentladung weist andere Verfahrensparameter auf, die vorteilhaft auch auf die Grundzüge der vorliegenden Erfindung anwendbar sind.
Gemäß der Erfindung wird folglich eine fotoempfindliche amorphe Mehrfachzellen-Anordnung mit wenigstens zwei Zellen geschaffen, von denen jede Zelle aus einer Silizium sowie wenigstens ein die Dichte der Zustände verringerndes Element enthaltenden Legierung besteht, wobei das Element Fluor ist. Diese Mehrfachzellen-Anordnung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jede Zellenlegierung eine die Bandbreite ohne eine wesentliche Verstärkung oder Vermehrung der Zustände in dem Spalt einstellendes Element enthält und eine auf eine spezifische fotoempfindliche Wellenlängenfunktion eingestellte Bandbreite aufweist, die sich von jeder anderen Zellenlegierung unterscheidet.
Unter einem anderen Aspekt schafft die Erfindung eine fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung mit wenigstens zwei
übereinander angeordneten Zellen aus verschiedenen Materialien, von denen wenistens die eine Zelle aus einer amorphen vielschichtigen Halbleiterlegierung mit einem aktiven fotoempfindlichen Bereich besteht, der eine Bandbreite aufweist, auf welche eine Strahlung zur Erzeugung von Ladungsträgern auftreffen kann, wobei die Legierung wenistens ein die Dichte der Zustände verringerndes Element enthält und dieses Element Fluor ist. Eine Mehrfachzellen-Anordnung dieser Ausbildung ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung auch ein die Bandbreite wenigstens in dem fotoempfindlichen Bereich einstellendes Element zur Vergrößerung von dessen Strahlungsabsorption ohne eine' wesentliche Verstärkung bzw. Vermehrung der Zustände in dem Spalt enthält, und daß die Bandbreite der Legierung auf eine sich von der zweiten Zelle unterscheidende, spezifische fotoempfindliche Wellenlängenfunktion eingestellt ist.
Kino bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Darstellung einer mehr oder
weniger herkömmlichen Einrichtung zur Ermöglichung eines Vakuumniederschlags , wobei die Einrichtung mit Elementen vervollständigt ist, die eine Hinzufügung von Fluor (und Wasserstoff) in der Form molekularer oder Fluor-Verbindungen wie SiF. erlauben; auch umfaßt die Einrichtung Einlasse für Wasserstoff und aktiviertes Fluor und Wasserstoff erzeugende Einheiten, welche das molekulare Fluor und den Wasserstoff innerhalb des evakuierten Raumes der Einrichtung zerlegen, um das molekulare Fluor und den Wasserstoff in ak-
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tiviertes Fluor und Wasserstoff umzuwandeln und das eine oder beide Elemente gegen das Substrat zu leiten/ während der Niederschlag einer amorphen, Silizium enthaltenden Legierung stattfindet;
Fig. 2 eine Darstellung einer Einrichtung ähn
lich derjenigen gemäß Fig.1, wobei die Mittel zur Erzeugung von aktiviertem Fluor (und Wasserstoff) eine ultraviolette Lichtquelle umfassen, welche das Substrat während des Niederschlags der amorphen Legierung bestrahlt, wobei diese Lichtquelle die für die Einrichtung gemäß Fig.1 gezeigten ISinheiton χ. 111" Erzeugung des aktivier ton Fluors und des Wasserstoffs ersetzt;
Fig. 3 eine Darstellung eines Teils der Ein
richtung gemäß Fig.1, wobei noch zusätzliche Elemente hinzugefügt sind> die eine Dotierung der Legierung mit einem eine n- oder p-Leitfähigkeit erzeugenden Material erlauben;
Fig. 4 eine Anwendung, bei der der Nieder
schlag der amorphen Legierung und die Anwendung des aktivierten Fluors und des Wasserstoffs in getrennten Stufen und in getrennten Behältnissen durchgeführt werden;
Fig. 5 die Darstellung eines Gerätes, mit
tels welchem aktivierter Wasserstoff in eine zuvor niedergeschlagene amorphe Legierung eindiffundiert werden kann;
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Fig. 6 eine Ausfuhrungsform einer gestapel
ten Mehrfachzellen-Anordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 eine Ausführungsform einer Kaskaden
oder Tandem-Mehrfachzellen-Anordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 8 eine Schnittansicht einer gestapelten
Mehrfachzellen-Anordnung gemäß der Erfindung, die aus mehreren Schottky-Sperrschicht-Solarzellen aufgebaut ist, von denen jede eine amorphe fotoempfindliche Halbleiterlegierung gemäß der Erfindung umfaßt;
Fig. 9 eine Schnittansicht einer Tandem
oder Kaskaden-Mehrfachzellen-Anordnung, die aus vielen Schottky-Sperrschicht-Solarzellen aufgebaut ist, von denen jede eine amorphe Halbleiterlegierung gemäß der Erfindung umfaßt;
1'1Lq. 10 eine SchnittansLohL einer cjeatapclten
Mehrfachzelion-Anordnung, dl.o iiua Ginor Vielzahl p-i-n-Solarzellen aufgebaut ist, von denen jede eine amorphe Halbleiterlegierung gemäß der Erfindung umfaßt;
Fig. 11 eine Schnittansicht einer Tandem- oder
Kaskaden-Mehrfachzellenanordnung, die aus einer Vielzahl p-i-n-Solarzellen aufgebaut ist, von denen eine amorphe Halbleiterlegierung gemäß der Erfindung umfaßt;
Fig. 12 eine Einrichtung, mittels welcher
amorphe Legierungszellen unter einem plasma-aktivierten Dampf zusammen mit einem oder mehreren der Einstellung der Bandbreite dienenden Elementen niedergeschlagen werden können; und
Fig. 13 ein solares Spektral-Bestrahlungsstärke-
Diagramm, in welchem die für verschiedene fotoempfindliche Anwendungen zur Verfügung stehenden Standard-Sonnenlicht-Wellenlängen dargestellt sind.
Die zur Durchführung eines Aufdampfprozesses ausgebildete Einrichtung 10 gemäß Fig.1 kann grundsätzlich gleich ausgeführt sein wie die bekannten Einrichtungen dieser Art, jedoch sind ihr zusätzlich noch Elemente hinzugefügt, die eine Injizierung eines aktivierten Kompensations- oder Änderungsmaterials erlauben. Die Einrichtung 10 umfaßt eine Vakuumglocke 12 oder ein ähnliches Behältnis, um einen evakuierten Raum 14 zu umschließen, in welchem ein oder mehrere Schmelztiegel 16 angeordnet ist bzw. sind, in dem bzw. in denen das an dem Substrat 18 niederzuschlagende Element oder mehrere solcher Elemente enthalten sind, die den amorphen Halbleiterfilm bilden. Für das hier beschriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Schmelztiegel 16 zunächst Silizium eingebracht, um an dem Substrat 18 eine amorphe Legierung zu bilden, die Silizium enthält, wobei das Substrat ein Metall, ein kristalliner oder polykristalliner Halbleiter oder ein anderes Material sein kann, auf dem die Legierungszellen aufgebracht werden sollen. Neben dem Schmelztiegel 16 ist eine Elektronenstrahlquelle 20 angeordnet, die allgemein einen erhitzten Faden und eine den Strahl deflektierende Einrichtung umfaßt, um einen Elektronenstrahl auf das in dem Schmelztiegel 16 enthaltene Silizium zu lenken und das Silizium zu verdampfen.
Eine Hochspannungs-Gleichstromquelle 22 liefert eine geeignete Hochspannung von beispielsweise 10000 Volt und ist an ihrer
positiven Anschlußklemme über ein Steuergerät 24 und einen Leiter 26 an den Schmelztiegel 16 angeschlossen. Die negative Anschlußklemme der Gleichstromquelle 22 ist über das Steuergerät 24 und einen Leiter 28 an den Faden der Elektronenstrahlquelle 20 angeschlossen. Das Steuergerät 24 umfaßt Relais oder ähnliche Schaltgeräte, um den Anschluß der Stromquelle 22 an die Leiter 26 und 28 zu unterbrechen, wenn die Filmdicke an einem für den Niederschlag der Legierung vorgesehenen Probekörper 30 einen bestimmten Wert erreicht, der mittels eines Kontrollknopfes 32 an dem Paneel 34 des Steuergerätes 24 einstellbar ist. An den Probekörper 30 ist ein Kabel 36 angeschlossen, das zu dem Steuergerät 24 führt und so ausgebildet ist, daß damit ein Ansprechen sowohl auf die Dicke der an dem Probekörper 30 niedergeschlagenen Legierung als auch auf die Rate des Niederschlags gewährleistet ist. Ein weiterer Kontrollknopf 38 an dem Paneel 34 läßt die Rate des Niederschlages auf einen erwünschten Wert einstellen, indem dafür die Strommenge kontrolliert wird, die über einen Leiter 40 dom Faden dor Elektronenstrahlenquelle 20 zugeführt wird.
Das Substrat 18 ist an einem Substratträger 42 befestigt, der eine Heizeinrichtung 44 aufweist. Die Heizeinrichtung 44 wird über ein Stromkabel 46 versorgt, womit der Substrattrager 42 und das Substrat 18 auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden können, die mittels eines Kontrollknopfes 48 an dem Paneel 34 des Steuergerätes 24 vorwählbar ist.
Die Vakuumglocke 12 erhebt sich nach oben bezüglich einer ihrer Abstützung dienenden Basis 50, die so gestaltet ist, daß über sie die verschiedenen Kabel und die sonstigen Anschlüsse an die einzelnen Komponenten innerhalb der Vakuumglocke 12 verteilt werden können. Die Basis 50 ist an einem Behältnis 52 montiert, an welches eine Leitung 54 angeschlossen ist, die zu einer Vakuumpumpe 56 führt. Die Vakuumpumpe 56, die kontinuierlich betrieben werden kann, evakuiert den Raum 14 innerhalb der Vakuumglocke 12. Der für die Vakuumglocke gewünschte Druck wird
mittels eines Kontrollknopfes 58 an dem Paneel 34 des Steuergerätes 24 eingestellt. Durch diese Einstellung wird die Druckhöhe kontrolliert, bei welcher der Fluß des aktivierten Fluors (und des Wasserstoffs) in die Vakuumglocke 12 reguliert wird.
Wenn der Kontrollknopf 58 beispielsweise auf einen Druck von
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10 Torr eingestellt ist, dann ist der Fluß des Fluors (und des Wasserstoffs) in die Vakuumglocke 12 gerade so genügend groß, daß dieser Druck in der Glasglocke während des fortlaufenden Betriebs der Vakuumpumpe 56 auf rocht erhalten bit» Ibt.
An das Steuergerät 24 sind über Leitungen 64 und 66 die Vorräte 60 und 62 für molekulares Fluor und Wasserstoff angeschlossen. Ein Drucksensor 68 in der Vakuumglocke 12 ist über ein Kabel 70 an das Steuergerät 24 angeschlossen. Durchflußventile 72 und 74 werden ebenfalls durch das Steuergerät 24 gesteuert, um den eingestellten Druck in der Vakuumglocke zu halten. Leitungen 76 und 78 führen von dem Steuergerät 24 zu der Basis 50 und von dort in den evakuierten Raum 14 der Vakuumglocke 12. Die Leitungen 76 und 78 sind an Einheiten und 82 angeschlossen, die aktiviertes Fluor und Wasserstoff durch Umwandlung des molekularen Fluors und Wasserstoffs erzeugen, wobei diese molekularen Formen atomische und/oder ionisierte Formen dieser Gase sein können. Die aktiviertes Fluor und Wasserstoff erzeugenden Einheiten 80 und 82 können erhitzte Wolframfäden sein, welche die molekularen Gase auf ihre Zerfalltemperaturen anheben, oder es kann sich dabei auch um eine plasmaerzeugende Einheit handeln, um ein Plasma der zerlegten Gase zu erhalten. Wenn bei einem solchen Plasma ionisierte Formen des aktivierten Fluors und Wasserstoffs gebildet werden, dann können diese auch beschleunigt und in die zur Ablagerung kommende Legierung injiziert werden, indem zwischen dem Substrat und der Aktivierungsquelle ein elektrisches Feld angelegt wird. In jedem Fall werden die aktiviertes Fluor und Wasserstoff erzeugenden Einheiten 80 und 82 vorzugsweise in der unmittelbaren Nähe des Substrats 18 angeordnet, so daß das relativ kurzlebige aktivierte Fluor und der Wasserstoff sofort und unmittelbar in die Nähe des Substrats 18 injiziert werden, an welchem
sich die Zellenlegierung niederschlägt. Wie vorstehend bereits angedeutet, wird wenigstens Fluor in die Legierung eingeschlossen, vorzugsweise wird jedoch auch Wasserstoff eingeschlossen. Das aktivierte Fluor (und der Wasserstoff) sowie andere Kompensations- oder Änderungselemente können auch aus diese Elemente enthaltenden Verbindungen hergestellt werden, so daß nicht zwingend eine molekulare Gasquelle bereitgestellt sein muß.
Um nützliche amorphe Legierungen herzustellen, die die erwünschten Eigenschaften für eine Verwendung bei fotoempfindlichen Mehrfachzellen-Anordnungen haben, wie beispielsweise bei Fotoempfängern, Solarzellen, p-n-Stromsteuergeräten u.dgl., erzeugen die !Compensations- oder Änderungsmittel, Materialien oder Elemente eine sehr kleine Dichte der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt, ohne daß dadurch das grundsätzlich eigenleitende Verhalten der Legierung geändert wird. Dieses Ergebnis wirdmit relativ kleinen Mengen an aktiviertem Fluor und Wasserstoff erreicht, so daß der Druck in dem evakuierten Raum 14 der Vakuumglocke 12 ziemlich niedrig sein kann und bei-
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spielsweise 10 Torr beträgt. Der Druck des Gases in dem Erzeuger für das aktivierte Fluor (und den Wasserstoff) kann höher sein als der Druck in der Glasglocke, wozu lediglich die Größe der Auslaßöffnung des Erzeugers eingestellt zu werden braucht.
Die Temperatur des Substrats 18 wird so eingestellt, um eine maximale Verringerung in der Dichte der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt der amorphen Legierung zu erhalten. Die Oberflächentemperatur des Substrats wird im allgemeinen so gewählt, daß sie eine hohe Mobilität der zum Niederschlag kommenden Materialien sicherstellt, jedoch ist diese Temperatur vorzugsweise niedriger als die Kristaliisationstemperatür der Legierung.
Die Oberfläche des Substrats kann mit einer Strahlungsenergie bestrahlt werden, um die Mobilität des sich niederschlagenden
Legierungsmaterials weiter zu erhöhen, wozu- in der Vakuumglocke 12 beispielsweise noch eine ultraviolettes Licht ausstrahlende Lichtquelle angeordnet wird. Anstelle der das aktivierte Fluor und den Wasserstoff erzeugenden Einheiten 80 und 82 kann auch eine ultraviolettes Licht ausstrahlende Lichtquelle 84 vorgesehen worden, welche die ultraviolet te Energie gegen das Substrat 18 lenkt. Das ultraviolette i.Lehl zerlegt das molekulare Fluor (und den Wasserstoff), die beide an einer von dem Substrat 18 fernen Stelle zugeführt werden für die Umwandlung in aktiviertes Fluor (und Wasserstoff), um in die sich an dem Substrat 18 durch Kondensation niederschlagende amorphe Legierung einzudiffundieren. Das ultraviolette Licht vergrößert auch die Oberflächenmobilität des sich niederschlagenden Legierungsmaterials.
In den Fig.1 und 2 können die die Bandbreite einstellenden Elemente als Gase in gleicher Form wie das Fluor und der Wasserstoff hinzugefügt werden, indem die den aktivierten Wasserstoff erzeugende Einheit 82 ersetzt oder weitere ficncralorcn 86 und 88 (Fig.2) hinzugefügt werden. Jeder der Generatoren 86 und 88 wird dabei typischerweise für ein der Einstellung der Bandbreite dienendes Element reserviert, wobei als Elemente Germanium, Zinn, Kohlenstoff oder Stickstoff in Betracht kommen. Der Generator 86 kann also beispielsweise für die Zuführung von Germanium in der Form eines German-Gases (GeH.) vorgesehen sein.
Mittels der in Fig.3 gezeigten Einrichtung ist es möglich, weitere Mittel oder Elemente in die sich niederschlagende Legierung einzugliedern. So kann beispielsweise ein Dotierungsmittel der n-Leitfähigkeit, wie Phosphor oder Arsen, gleich zu Anfang hinzugefügt werden, um eine in der Eigenleitung ärmliche Legierung des η-Typs zu einer wesentlich ausgeprägteren Legierung zu gestalten, und es kann dann ein p-Dotierungsmittel, wie Aluminum, Gallium oder Indium, hinzugefügt werden, um innerhalb der Zellenlegierung eine gute P-n-Schichtung zu erhalten. Die Einrichtung gemäß Fig.3
zeigt einen Schmelztiegel 90, derzur Aufnahme eines Dotierungsmittels, wie Arsen, vorgesehen ist, das eine Verdampfung durch eine Elektronenstrahlquelle 92 erfährt, die gleich ausgeführt sein kann wie die Elektronenstrahlquelle 20. Die Rate, mit welcher das Dotierungsmittel in die Atmosphäre der Vakuumglocke 12 verdampft, ist abhängig von der Intensität des Elektronenstrahls, der von der Quelle 92 erzeugt und mittels eine Kontrollknopfes 94 an dem Paneel 34 eingestellt werden kann. Die Verdampfungsrate wird auch dabei durch eine Messung der Dicke des sich an einem Probekörper 96 niederschlagenden Dotierungsmittels erfaßt, wobei der Probekörper 96 über ein Kabel 98 an das Steuergerät 24 angeschlossen ist, das als Folge des über das Kabel 98 übermittelten Signals die Rate anzeigt, mit welcher das Dotierungsmaterial an dem Probekörper 96 niedergeschlagen wird.
Nachem die amorphe Legierung in der erwünschten Dicke und mit dem erwünschten Ausmaß der n-Leitfähigkeit an dem Substrat 18 niedergeschlagen worden ist, wird die Verdampfung des Siliziums und des für die η-Leitfähigkeit maßgeblichen Dotierungsmittels beendet, und es wird dann der Schmelztiegel 90 (oder ein anderer Schmelztiegel) mit einem Dotierungsmittel der p-Leitfähigkeit gefüllt, worauf dann der Niederschlag der amorphen Legierung und dieses Dotierungsmittels fortgesetzt wird, um die Dicke der amorphen Zellenlegierung zu vergrößern, wobei dann auch ein Bereich der p-Leitfähigkeit eingeschlossen ist.
In gleicher Art und Weise können auch hierbei noch der Einstellung der Bandbreite dienende Elemente hinzugefügt werden, wofür wiederum ein Schmelztiegel ähnlich dem Schmelztiegel 90 noch zusätzlich vorgesehen wird.
Sofern die amorphen Legierungen zwei oder mehr Elemente enthalten, die bei Raumtemperatur fest sind, dann ist es gewöhnlich erwünscht, jedes Element separat in einem eigenen Schmelztiegel ·/.u verdampfen und die Rate des Niederschlags in geeigneter Weise zu steuern, indem dafür beispielsweise entsprechende Kontrollknöpfe an dem Paneel 34 des Steuergerätes 24
vorgesehen werden, die an separate Probekörper entsprechend der Probekörper 30 und 96 angeschlossen sind.
Wenngleich angenommen wird, daß aktiviertes Fluor (und Wasserstoff) das vorteilhafteste Kompensationsmittel ist, um die amorphen Zellenlegierungen aus Silizium zu kompensieren, können auch noch andere Kompensations- oder Änderungsmittel in Frage kommen. So können beispielsweise Kohlenstoff und Wasserstoff sehr nützlich sein, um die Dichte der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt zu verkleinern, wenn diese Elemente in kleinen Mengen verwendet werden, um nicht die eigenleitende Eigenschaft der Zellenlegierung zu ändern.
Obwohl vorstehend angedeutet wurde, daß die Kompensationsmittel sowie weitere Elemente in die amorphe Zellenlegierung vorzugsweise während deren Niederschlags Ginzugliedern sind/ kann es unter einem anderen Aspekt der Erfindung auch ratsam erscheinen, den Niederschlag der amorphen Zellenlegierung und die Injektion des Kompensationsmittels und anderer Mittel in die Halbleiterlegierung völlig separat voneinander durchzuführen. Dies kann einen Vorteil für bestimmte Anwendungen bringen, weil die Bedingungen für die Injektion solcher Mittel dann völlig unabhängig von den Bedingungen für den Niederschlag der Legierung sind. Wie vorstehend auch erklärt wurde, kann die Porosität der Legierung, falls bei dem Aufdampfen eine poröse Zellenlegierung erzeugt wird, in einigen Fällen durch Umgebungsbedingungen viel leichter verringerb werden, die sich wesentlich unLorscheiden von denjenigen, die für einen normalen Aufdampfprozess eingehalten werden. Unter Hinweis auf die Fig.4 und 5 kann dazu festgestellt werden, daß hier schematisch angedeutet ist, daß der Niederschlag der amorphen Zelle völlig getrennt von der Eindiffundierung des Kompensations- oder Änderungsmittels durchgeführt wird, wobei die mithin verspätete Eindiffundierung in einer völlig anderen Umgebung mittels des in der Fig.5 gezeigten Gerätes durchführbar ist.
Das in Fig.5 gezeigte Gerät umfaßt einen Niedrigdruck-Behälter 100, der eine Niedrigdruckkammer 102 mit einer oberen öffnung 104 aufweist. Die Öffnung 104 ist durch eine Kappe 106 verschlossen, die mit einem Gewinde 108 auf ein komplementäres Gewinde des Behälters 100 aufgeschraubt ist. Zwischen die Kappe 106 und die obere Stirnfläche des Behälters 100 ist ein O-Dichtungsring 110 eingefügt. Eine zum Halten einer Probe dienende Elektrode 112 ist an einer isolierenden Bodenwand 114 der Kammer 100 befestigt. Ein Substrat 116, auf welche bereits eine amorphe Halbleiter-Zellenlegierung 118 niedergeschlagen ist, ist auf der Elektrode 112 angeordnet. Die obere Stirnfläche des Substrats 116 enthält die amorphe Zellenlegierung 118, die in der folgenden Weise geändert oder kompensiert wird.
Im Abstand oberhalb des Substrats 116 ist eine Elektrode angeordnet. Die Elektroden "H 2 und 120 sind über Kabel 122 und 144 an eine Gleichstrom- oder an eine Hochfrequenzquelle 126 angeschlossen, die zwischen den beiden Elektroden 112 und 120 eine Spannung erzeugt, um ein aktiviertes Plasma des Kompensations- oder Änderungsgases bzw. mehrerer Gase, wie Fluor, Wasserstoff u.dgl., zu erzeugen, das bzw. die in die Kammer 102 eingeleitet wird bzw. werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist für das Gerät der Fig.5 die Zuleitung nur von molekularem Wasserstoff in die Kammer 102 über eine Einlaßleitung 128 gezeigt, die von einem Vorratstank 130 für molekularen Wasserstoff an die Verschlußkappe 106 des Behälters 100 angeschlossen ist. Wenn weitere Kompensations- oder Änderungsgase, wie Fluor u.dgl., verwendet sind, dann können diese gleichartig in die Kammer 102 aus entsprechenden Vorratstanks zugeleitet werden. Die Leitung 128 ist über ein Ventil 132 an den Vorratstank 130 angeschlossen. Ein die Fließrate anzeigendes Meßgerät 134 ist stromabwärts von dem Ventil 132 in die Leitung 128 eingebaut.
Zum Erwärmen der Kammer 102 ist eine geeignete Einrichtung vorgesehen, so daß die Temperatur des Substrats vorzugsweise
auf eine Temperatur gebracht werden kann, die niedriger als die Kristallisationstemperatur der Zellenlegierung 118 ist, sich jedoch an diese annähert. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise aus einer Heizspule 136 bestehen, die in die Bodenwand 114 der Kammer 102 eingegliedert ist und an welche ein Kabel angeschlossen wird, das über den Boden des Behälters 100 mit einer Stromquelle verbunden ist.
Die hohe Temperatur sowie das Plasma des Gases, das ein oder mehrere Kompensationselemente enthält und zwischen den Elektroden 112 und 120 entwickelt wird,läßt eine Verringerung der lokalisierten Zustände in der Bandbreite der Zellenlegierung erreichen. Die Kompensation oder Änderung der amorphen Legierung 118 kann dadurch verbessert werden, daß die amorphe Legierung 118 mit einer Strahlungsenergie von einer ultraviolettes Licht ausstrahlenden Lichtquelle 138 bestrahlt wird, die in einer Anordnung außerhalb des Behälters 100 gezeigt ist und die das ausgestrahlte ultraviolette Licht über ein Quarzfenster 140 in der Seitenwand des Behälters 100 zwischen die Elektroden 112 und 120 dirigiert.
Der Niedrigdruck oder das Vakuum in der Kammer 102 kann durch eine nicht gezeigte Vakuumpumpe ähnlich der Pumpe 56 in Fig.1 erzeugt werden. Der Druck in der Kammer 102 kann in der Größenordnung von 0,3 bis 2 Torr bei einer Temperatur des Substrats in der Größenordnung zwischen 200 und 4500C liegen. Das aktivierte Fluor (und der Wasserstoff) sowie weitere Kompensations- oder Änderungselemente können auch von Verbindungen hergestellt werden, die diese Elemente enthalten, so daß nicht zwingend eine molekulare Gasquelle vorhanden sein muß.
Fig. 6 zeigt eine gestapelte fotovoltaische Mehrfachzellen-Anordnung 141 mit drei elektrisch getrennten fotovoltaischen Zellen 143,145 und 147. Diese einzelnen Zellen können physisch getrennt sein, wobei jede Zelle auf ihrem eigenen Substrat guFerticjt ist, oder Kic können phyKi snh ·/. urin mim Mihiin-
gen, wobei sie dann voneinander durch eine elektrische Isolierschicht getrennt sind. Die drei Zellen haben abnehmende Bandbreiten, die vorzugsweise so ausgewählt sind, daß sie den durch jede Zelle erzeugten Strom ausgleichen oder diesem Strom angepaßt sind. Die Zellen sind über äußere Anschlüsse 149 und 151 miteinander verbunden, bei denen es sich um der Last angepaßte Schaltungen handeln kann oder die zwischen jeder Zelle isolierte Gitter sein können. Die Zelle 143 kann beispielsweise aus einer Si:F:H-Legierung mit einer Bandbreite von etwa 1,9 eV bestehen. Die Zelle 145 kann eine kleine Menge eines die Bandbreite einstellenden Elements, wie Germanium, enthalten und eine Bandbreite von 1,5 eV aufweisen. Die dritte Zelle 147 kann eine größere Menge eines die Bandbreite einstellenden Elements oder mehrerer Elemente enthalten und eine Bandbreite von 1,2 ÖV aufweisen.
Die durch jede Zelle absorbierten Photonenenergien sind durch die Wellenlinien 153,155 und 157 angedeutet und repräsentieren Werte von 1,9 eV, 1,5 eV und 1,2 eV. Falls erwünscht, können die Zellen auch abgestufte Bandbreiten aufweisen. Indem die durch die einzelnen Zellen erzeugten Ströme im wesentlichen angepaßt sind, wird dadurch die offene Stromkreisspannung Voc der gesamten Anordnung vergrößert, ohne daß der KurSchlußstrom wesentlich verringert wird.
In Fig.7 ist eine Tandem- oder Kaskaden-Mehrfachzellen-Anordnung 159 dargestellt. Die Anordnung kann mit den Zellen der Fig.6 hergestellt werden, wobei die Ströme bei jeder der Zellen angepaßt sind. Die im Strom angepaßten Zellen 143', 1451 und 147* absorbieren dieselben Photonenenergien, wie es mit den Wellenlinien 153, 155 und 157 ausgewiesen ist. Die Zellen haben keine äußeren Anschlüsse, sondern sind vielmehr über Trennschichten 161 und 163 elektrisch aneinander angeschlossen. Obwohl die vorstehend diskutierte Strahlungsenergie typischerweise aus dem SolarSpektrum abstammt, sind andere
Mehrfachzellen-Anwendungen, die andere Lichtquellen benutzen, ebenso erfindungsgemäß herstellbar. Obwohl die Zellensubstrate für die Zellen 143 und 145 bezüglich der in Frage stehenden Photonenenergie im wesentlichen transparent sein müssen, weisen die Substrate für die Zellen 147 und 147' keine Einschränkungen auf. Die äußeren Anschlüsse der Zellen 141 und 159 sind nicht gezeigt.
Bei den Mehrfachzellen-Anordnungen gemäß der Erfindung können verschiedene Typen der amorphen Legierungszellen benutzt werden. Die Zelle 143 kann daher beispielsweise eine vergrößerte Brandbreite aufweisen. Gemäß einem anderen Beispiel kann d i.o Zelle 145 im wesentlichen eigenleitend sein oder eine Einstellung ihrer Bandbreite haben. Auch die Zolle 147 kann eine; Einstellung ihrer Bandbreite aufweisen,und jede Zelle kann abgestuft sein.
Fig. 8 zeigt eine gestapelte Mehrfachzellen-Anordnung 142, die mehrere Schottky-Sperrschicht-Solarzellen 142a, 142b und 142c umfaßt. Wie die Darstellung zeigt, kann die Anordnung 142, falls erwünscht, auch noch weitere Zellen umfassen.
Die Solarzelle 142a umfaßt ein Substrat oder eine Elektrode 144 aus einem Material mit guten elektrischen Leiteigenschaften und der Fähigkeit, mit einer amorphen Legierung 14 6a einen ohitischen Kontakt herzustellen, wobei die Legierung kompensiert oder geändert ist, um in dem Energiespalt eine kleine Dichte der lokalisierten Zustände zu schaffen, wobei Bandbreite nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren eingestellt ist. Das Substrat 144 kann ein halbtransparentes Metall oder ein Funktionsmetall kleiner Arbeit sein, wie Aluminium, Tantal, rostfreier Stahl oder ein anderes Material, das mit der amorphen Legierung 146a zusammenpaßt, die auf das Substrat 144 niedergeschlagen ist und vorzugsweise Silizium oder Germanium enthält, das in der vorbeschriebenen Weise kompensiert oder geändert ist, so daß die
Legierung eine kleine Dichte der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt aufweist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Legierung einen Bereich 148a nahe der Elektrode 144 aufweist, der eine n-Plus-Leitfähigkeit besitzt, sehr stark dotiert ist und eine Grenzschicht niedrigen Widerstandes zwischen der Elektrode und einem undotierten · Bereich 150a mit einem relativ hohen Dunkelwiderstand bildet, wobei der Bereich 150a ein eigenleitender Bereich mit einer kleinen n-Leitfähigkeit ist.
Die obere Oberfläche der amorphen Legierung 146a grenzt an einen metallischen Bereich 152a an, wobei die Grenzschicht zwischen diesem metallischen Bereich und der amorphen Legierung 156a eine Schottky-Sperrschicht 154a bildet. Der metallische Bereich 152a ist transparent oder halbtransparent gegenüber der solaren Bestrahlung, weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und besitzt eine hohe Arbeitsfunktion in Relation zu derjenigen der amorphen Legierung 146a, indem er beispielsweise bei der Verwendung von Gold, Platin, Palladium u.dgl. eine Leistung von 4,5 eV und mehr bringt. Der metallische Bereich 152a kann eine einzige Metallschicht sein oder er kann aus mehreren Schichten bestehen. Die amorphe Legierung 146a kann eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 Mikron und der metallische Bereich 152 a kann eine Dicke von etwa 100 S haben, um gegenüber der Sonnenbestrahlung halbtransparent zu sein.
Auf die Oberfläche des metallischen Bereichs 152a ist eine Gitterelektrode 156a aus einem mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit/aufgelegt. Das Gitter .kann aus orthogonal aufgelegten Linien eines leitfähigen Materials bestehen und nur einen kleinen Antei lder Fläche des metallischen Bereichs einnehmen, während der Rest der Sonnenenergie ausgesetzt ist. Das Gitter 156a kann so zum Beispiel nur etwa 5 bis 10% der gesamten Fläche des metallischen Bereichs 153 einnehmen. Die Gitterelektrode 156a sammelt den Strom gleichförmig von dem metallischen Bereich 152a, um so für die Anordnung einen guten niedrigen Reihenwiderstand sicherzustellen.
/bestehenden Material
Eine Isolierschicht 158a ist über die Gitterelektrode 156a aufgetragen, um die Zelle 142a gegen die nächste Zelle 142b zu isolieren. Die Isolierschicht 158a kann beispielsweise aus SiO„ oder Si-N. bestehen.
Die Zelle 142b und jede weitere Zwischenzelle zwischen der bodenseitigen Zelle 142a und der obersten Zelle 142c umfaßt eine Gitterelektrode 160b, die auf die Isolierschicht der benachbarten Zelle aufgelegt ist, also beispielsweise die Isolierschicht 158a der Zelle 142a. Das Gitter 160b ist vorzugsweise gleich ausgeführt wie das Gitter 156a, zu dem es fluchtend angeordnet ist, um eine unnötige Schattenbildung auszuschließen. Auf das Gitter 160b ist ein transparenter oder halbtransparenter metallischer Bereich 162b niedergeschlagen. Der metallische Bereich 142b weist vorzugsweise eine gute Leitfähigkeit und eine hohe Arbeitsfunktion ähnlich dem Bereich 152a auf.
Auf den metallischen Bereich 142b ist eine weitere amorphe Legierung 146b niedergeschlagen, die vorzugsweise Silizium enthält und in der Weise kompensiert oder geändert ist, wie es vorstehend für die Legierungen beschrieben wurde. Die l.ogierung 146b umfaßt einen Bereich 148b neben dem Metall 16 2b, der eine n-Plus-Leitfähigkeit besitzt, sehr strak dotiert ist und eine Grenzschicht niedrigen Widerstandes zwischen dem Metall 142b und einem undotierten Bereich 150b mit einem relativ hohen Dunkelwiderstand bildet, wobei dieser Bereich eigenleitend ist und eine niedrige n-Leitfähigkeit aufweist. Die Legierung 146b ist vorzugsweise in der Bandbreite eingestellt, wobei die Bandbreite größer ist als die Bandbreite der Legierung 146a.
Wie die Zelle 142a umfaßt auch die Zelle 142b einen transparenten oder halbtransparenten metallischen Bereich 152b, der eine Schottky-Sperrschicht 154b bildet. Weiterhin umfaßt die Zelle 142b eine Gitterelektrode 156b oberhalb des Bereichs 152b. Auf die Gitterelektrode 156 b ist eine weitere
Isolierschicht 158b aufgebracht, um die Zelle 142b gegen die Zelle 142c zu isolieren.
Die obere Zelle 142c ist im wesentlichen gleich ausgeführt wie die Zwischenzelle 142b, mit der Ausnahme, daß sie keine Isolierschicht umfaßt und stattdessen eine Antireflektionsschicht 163 auf die. Gitterelektrode 156c niedergeschlagen ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die amorphe Legierung 146c, die den n-Plus-Bereich 148c und den Bereich 150c einer nur geringen n-Leitfähigkeit und mit einem hohen Dunkelwiderstand umfaßt, auf eine Bandbreite eingestellt ist, die größer als die Bandbreite der Legierung 146b ist.
Die Antireflektionsschicht 163, die auf die Gitterelektrode 156c sowie auf die von diesem Gitter nicht belegte Fläche des metallischen Bereichs 152c aufgebracht ist, weist eine Oberfläche 164 auf, die der solaren Bestrahlung ausgesetzt ist. Die Antireflektionsschicht 163 kann eine Dicke haben, die in der Größenordnung der Wellenlänge des maximalen Energiepunktes des solaren Strahlenspektrums liegt, geteilt durch den vierfachen Brechungsindex der Antireflektionsschicht 163. Wenn der metallische Bereich 152c aus Platin einer Dicke von 100A besteht, dann eignet sich für die Antireflexionsschicht 163 beispielsweise Zirkoniumoxyd einer Dicke von etwa 500 S mit einem Brechungsindex von 2,1.
Das zur Einstellung der Bandbreite dienende Element oder mehrere solcher Elemente werden wenigstens in die den Lichtstrom erzeugenden Bereiche 150a, 150b und 150c eingebracht. Die Schottky-Sperrschichten 154a, 154b und 154c sind an der Grenzschicht zwischen den Bereichen 150a und 152a, 150b und 152b und 150c und 152c gebildet, damit in den Legierungen 146a, 146b und 146c Stromträger aus den Fotonen der Sonnenstrahlung erzeugt werden, die als Strom durch die Gitterelektroden 156a, 156b und 156c gesammelt werden. Alle diese Gitter sind vorzugsweise fluchtend angeordnet,
um jede unnötige Schattenbildung auszuschließen. Zwischen jede der Schichten 150a und 152b, 150b und 152b und 150c und 152c kann noch eine Oxydschicht mit einer Dicke in der Größenordnung von 3o A angeordnet werden, um eine gestapelte MIS-Solarzelleanordnung bereitzustellen.
Die Fig.9 zeigt eine Tandem- oder Kaskaden-Mehrfachzellen-Anordnung 166, die ebenfalls mehrere Schottky-Sperrschicht-Solarzellen umfaßt. Die Solarzellenanordnung 166 besteht aus drei Schottky-Sperrschicht-Solarzellen 166a, 166b und 166c. Falls erwünscht, kann die Anordnung 166 auch mehr als nur drei Zellen umfassen.
Die Solarzelle 166a besteht aus einem Substrat oder einer Elektrode 167 aus einem Material mit guten elektrischen Leiteigenschaften und der Fähigkeit, mit der amorphen Legierung 168a einen ohmschen Kontakt herzustellen, wobei die Legierung 168a so kompensiert oder geändert ist, daß in dem Energiespalt eine kleine Dichte der lokalisierten Zustände besteht, wobei die Bandbreite nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren beeinflußt ist. Das Substrat 167 kann aus einem transparenten oder halbtransparenten Metall oder aus einem Funktionsmetall kleiner Arbeit bestehen, wie Aluminium, Tantal, rostfreier Stahl oder einem anderen Material, das mit der amorphen Legierung 148a zusammenpaßt, die auf das Substrat niedergeschlagen ist und vorzugsweise Silizium oder Germanium enthält sowie in der vorbeschriebenen Weise kompensiert oder geändert ist, so daß der Energiespalt eine kleine Dichte der lokalisierten Zustände aufweist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Legierung einen Bereich 169a nahe der Elektrode 167 aufweist, der eine n-Plus-Lcitfähigkeit besitzt, stark dotiert ist und eine Grenzschicht: kleinen Widerstandes zwischen der Elektrode und einem undotierten Bereich 170a mit einem relativ hohen Dunkelwiderstand bildet, wobei dieser Bereich eigenleitend ist, jedoch eine n-Leitfähigkeit aufweist.
Die obere Fläche der amorphen Legierung 168a grenzt an einen metallischen Bereich 171a an, wobei die Grenzschicht zwischen diesem metallischen Bereich und der amorphen Legierung 148a eine Schottky-Sperrschicht 172a bildet. Der metallische Bereich 171a ist transparent oder halbtransparent in bezug auf die Sonnenbestrahlung, hat eine gute elektrische Leitfähigkeit und besitzt eine hohe Arbeitsfunktion (von beispielsweise 4,5 eV und mehr bei Verwendung von Gold, Platin, Palladium u.dgl.) in bezug auf diejenige der amorphen Legierung 168a. Der metallische Bereich 171a kann aus nur einer Metallschicht bestehen oder vielschichtig aufgebaut sein. Die amorphe Legierung 168a kann eine Dicke von 0,5 bis 1 Mikron und der metallische Bereich 171a kann eine Dicke von etwa 100 Ä aufweisen, um in bezug auf die Sonnenstrahlen halbtransparent zu sein.
Die Zelle 166b sowie alle weiteren Zwischenzellen zwischen der untersten Zelle 166a und der obersten Zelle 166c umfaßt eine amorphe Legierung 168b, die vorzugsweise Silizium enthält und in der beschriebenen Weise kompensiert oder geändert ist. Die Legierung 148b umfaßt einen Bereich 169b neben dem Metall 171a, der eine hoch dotierte Zwischenschicht niedrigen Widerstandes mit einer n-Plus-Leitfän,igkeit zwischen dem Metall 171a und einem undotierten Bereich 170b mit einem relativ hohen Dunkelwiderstand bildet, wobei dieser Bereich eigenleitend ist, jedoch nur eine kleine η-Leitfähigkeit aufweist. Die Legierung 168a ist vorzugsweise wenigstens in dem Bereich 170b in der Bandbreite eingestellt, wobei die Bandbreite größer ist als diejenige der Legierung 168a. Wie die Zelle 166a umfaßt auch die Zelle 166b einen transparenten oder halbtransparenten metallischen Bereich 171b, der eine Schottky-Sperrschicht 172b bildet.
Die obere Zelle 166c ist im wesentlichen gleich ausgeführt wie die Zwischenzelle 166b, mit der Ausnahme, daß sie eine weitere Gitterelektrode 173 und eine Antireflektionsschicht 174 umfaßt, die auf der Gitterelektrode 173 niedergeschlagen ist. Die amorphe Legierung 168c umfaßt einen n-Plus-Bereich
169c und einen Bereich 170c mit einer geringen n-Loitfähiqkeit und einem hohen Dunkelwiderstand, und diese Legierung 168c ist wenigstens in dem Bereich 170c auf eine Bandbreite eingestellt, die größer als diejenige der Legierung 168b ist.
Die Gitterelektrode 173 an der Oberfläche des metallischen Bereichs 152 besteht aus einem Metall einer guten elektrischen Leitfähigkeit. Das Gitter kann aus orthogonal angelegten Linien bestehen und nimmtnur zu einem kleinen Anteil die Fläche des metallischen Bereichs ein, dessen Rest folglich der Sonnenenergie ausgesetzt ist. Das Gitter 173 kann beispielsweise nur einen Platz von etwa 5 bis 10% der gesamten Fläche des metallischen Bereichs 171c beanspruchen. Die Gitterelektrode 173 sammelt den Strom gleichförmig von dem metallischen Bereich 171c, um einen guten niedrigen Reihenwiderstand sicherzustellen.
Die Antireflektionsschicht 174 kann über der Gitterelektrode 173 angeordnet sein sowie die Flächen des metallischen Bereichs 171c abdecken, die nicht von dem Gitter eingenommen sind. Die Antireflektionsschicht 174 weist eine den einfallenden Sonnenstrahlen ausgesetzte Oberfläche 175 auf. Sie kann beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung der Wellenlänge des maximalen Energiepunktes des solaren Strahlenspektrums haben, geteilt durch den vierfachen Brechungsindex der Antireflektionsschicht 174. Besteht der metallische Bereich 171c aus Platin und weist dabei eine Dicke von 100 A auf, dann kann für die Antireflektionsschicht 174 beispielsweise Zirkoniumoxyd einer Dicke von etwa 500 8 mit einem Brechungsindex von 2,1 benutzt werden.
Die der Einstellung der Bandbreite dienenden Elemente werden in die den Lichtstrom erzeugenden Bereiche 170a, 170b und 170c eingebracht. Die Schottky-Sperrschichten 172a, 172b und 172c, die an den Grenzschichten zwischen den Bereichen 170a und 171a, 170b und 171b, und 170c und 171c gebildet sind, erzeugen in den Legierungen 168a, 168b und 168 c Ladungsträger aus den Fotonen der Sonnenstrahlen, die als ein Strom
durch die Gitterelektrode 173 gesammelt werden. Eine Oxydschicht einer Dicke in der Größenordnung von 30 Ä kann noch zwischen die Schichten 170a und 171a, 170b und 171b, und 170c und 171c eingefügt werden, um eine Tandem- oder Kaskaden-MIS-Mehrfachsolarzellen-Anordnung bereitzustellen.
Die in der vorliegenden Beschreibung benutzten Ausdrücke Kompensationsmittel oder Materialien und Änderungsmittel, Elemente oder Materialien nehmen Bezug auf Materialien, die in eine amorphe Zellenlegierung eingegliedert werden, um deren Struktur zu ändern, so wie beispielsweise aktiviertes Fluor (und Wasserstoff), das in die Silizium enthaltende amorphe Legierung zur Bildung einer amorphen Silizium/Fluor /Wasserstoff -Legierung eingebracht ist, die Größe der Bandbreite verändert und eine kleine Dichte der lokalisierten Zustände in dem Energiespalt bewirkt. Das aktivierte Fluor (und Wasserstoff) wird in der Legierung an das Silizium angebunden und verringert die Dichte der lokalisierten Zustände, wobei die kleine Größe der Fluor- und der Wasserstoff-Atome diese beiden Elemente besonders dazu eignet, in die amorphe Legierung ohne eine wesentliche Verlagerung der Siliziumatome und deren wechselseitige Beziehung eingearbeitet zu werden. Dieses positive Verhalten trifft dabei insbesondere auf Fluor wegen dessen extremer Elektronegativität, Spezifizität, kleiner Größe und Reaktionsvermögen zu, was alles Eigenschaften sind, mittels welcher die lokale Ordnung der Legierungen beeinflußt und organisiert werden kann. Bei der Schaffung dieser neuen Legierung sind die starken induktiven Kräfte von Fluor und seine Fähigkeit, als ein Organisator einer kurzen Rangordnung zu wirken, von Wichtigkeit. Die Fähigkeit von Fluor, sich sowohl mit dem Silizium als auch mit dem Wasserstoff zu binden, resultiert in der Bildung neuer und überragender Legierungen mit einem Minimum an lokalisierten Fehlstellen in dem Energiespalt. Fluor und Wasserstoff werden daher ohne wesentliche Bildung anderer lokalisierter Zustände in dem Energiespalt eingeführt,um die neuen Legierungen zu bilden.
Zusätzlich zu den gestapelten und zu den Tandem- oder Kaskaden-Schottky-Sperrschicht- oder MIS-Mehrfachsolarzellen-Anordnungen gemäß den Fig. 8 und 9, können Solarzellen-Anordnungen mit p-i-n-Schichten in dem Körper der amorphen Legierung gebildet werden, die einen Teil der Legierung bilden und durch einen aufeinander folgenden Niederschlag, eine Kompensation oder Änderung und eine Dotierung erhalten sind. Solche Anordnungen von Solarzellen sind in den Fig. 10 und 11 dargestellt.
Die in Fig.10 gezeigte gestapelte Mehrfachzellen-Anordnung 180 umfaßt mehrere p-i-n-Solarzellen 181a, 181b und 181c. Die untere Zelle 181 a weist ein Substrat 182 auf, das transparent oder halbtransparent sein kann oder aus rostfreiem Stahl oder Aluminium gebildet ist. Das Substrat weist eine Breite und eine Länge auf, die für die jeweilige Anwendung erwünscht sind, und hat vorzugsweise eine Dicke von wenigstens 3 mil. Auf das Substrat 182 ist eine n-Plus-Schicht 183 mit einer kleinen Lichtabsorption und eine hohen Leitfähigkeit niedergeschlagen. Diese n-Plus-Schicht 183 wird überdeckt von einer eigenleitenden Legierungsschicht 184, die eine eingestellte Bandbreite aufweist, eine hohe Lichtabsorption besitzt, eine kleine Dunkelleitfähigkeit und eine hohe Fotoleitfähigkeit hat und genügende Mengen eines oder mehrerer Elemente enthält, welche die Bandbreite einstellen. Über diese Schicht 184 ist eine p-Plus-Schicht
185 angeordnet, die eine kleine Lichtabsorption und eine hohe Leitfähigkeit besitzt, über dieser Schicht 185 befindet sich eine TCO-Schicht 186, also eine transparente leitfähige Oxydschicht, die beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxyd (ITO), aus Kadmium-Stannat (Cd3SnO4) oder aus dotiertem Zinnoxyd (SnO ) besteht. Auf dieser TCO-Schicht
186 ist ein Elektronengitter 187 angeordnet, das gleich ausgeführt sein kann wie die vorbeschriebenen Gitter.
Die Zelle 181a muß von der nächsten Zelle 181b isoliert sein. Es ist daher eine Isolierschicht 188 vorgesehen,
die beispielsweise aus SiO2 oder Si3N4 bestehen kann.
Die Zelle 181b und alle weiteren Zwischenzellen bestehen aus einer amorphen Legierung, die in eine η-Plus-Schicht 190, eine eigenleitende Schicht 191 und eine p-Plus-Schicht 192 geschichtet ist. Jede dieser Schichten weist vorzugsweise dieselben elektrischen und fotoleitfähigen Eigenschaften auf wie die entsprechenden Schichten der Zelle 181a. Die eigenleitende Schicht 191 ist jedoch auf eine Bandbreite eingestellt, die größer ist als die Bandbreite der eigenleitenden Schicht 184.
Um die Stromsammlung zu ermöglichen, sind zwischen der n-Plus-Schicht 190 und der Isolierschicht 188 eine transparente oder halbtransparente Kontaktoxydschicht 193 und eine Gitterelektrode 194 angeordnet. Die Schicht 193 kann beispielsweise aus Zinnoxyd gebildet sein. Weiterhin sind neben der p-Plus-Schicht 192 eine TCO-Schicht 195 und eine Gitterelektrode 196 angeordnet. Die Zwischenzelle 181b ist von der oberen Zelle 181c durch eine Isolierschicht 197 getrennt, die beispielsweise aus SiO2 oder Si-N4 besteht.
Die obere Zelle 181c ist im wesentlichen identisch mit der Zwischenzelle 181b. Sie umfaßt auch eine Gitterelektrode 198, eine transparente oder halbtransparente Kontaktoxydschicht 199, einen n-Plus-Bereich 200, einen eigenleitenden Bereich 201, einen p-Plus-Bereich 202, eine TCO-Schicht 203 und eine Gitterelektrode 204. Zusätzlich ist eine Antireflektionsschicht 205 vorgesehen, welche die Gitterelektrode 204 überdeckt, und der eigenleitende Bereich ist vorzugsweise in der Bandbreite auf einen Wert eingestellt, der gegenüber der Bandbreite der eigenleitenden Schicht 191 der Zelle 181b größer ist.
Um einen maximalen Zellenwirkungsgrad sicherzustellen, sollten alle Gitter fluchtend angeordnet sein, um eine unnötige Schattenbildung auszuschließen. Es versteht sich,
daß eine n-i-p-Mehrfachzellen-Anordnung auch durch eine Umkehrung der η-Plus- und p-Plus-Schichten oder Bereiche erhalten wird.
In Fig.11 ist eine Tandem- oder Kaskaden-Mehrfachzellen-Anordnung 206 gezeigt, die aus einer Vielzahl p-i-n-Solarzellen 207a, 207b und 207c besteht. Die untere Zelle 207a weist ein Substrat 208 auf, das transparent oder halbtransparent sein kann oder aus rostfreiem Stahl oder Aluminium gebildet ist. Jede der Zellen 207a, 207b und 207c umfaßt einen amorphen Legierungskörper 209a, 209b und 209c, der wenigstens Silizium enthält. Jeder Legierungskörper umfaßt einen n-Plus-Bereich oder Schicht 210,a, 210b und 210c, einen eigenleitenden Bereich oder Schicht 211a, 211b und 211c, und einen p-Plus-Bereich oder Schicht 212a, 212b und 212c. Die Zelle 207b ist eine Zwischenzelle, und es können auch hier mehrere solcher dann gleich ausgeführter Zwischenzellen vorgesehen sein. Bei den einzelnen Zellen können die η-Plus- und p-Plus-Schichten oder Bereiche auch eine umgekehrte Anordnung erfahren.
Bei jeder der Zellen 207a, 207b und 207c besitzen die p-Plus-Schichten eine kleine Lichtabsorption und eine hohe Leitfähigkeit. Die eigenleitenden Schichten haben eine eingestellte Wellenlänge-Schwelle für eine solare Fotoansprechempfindlichkeit, eine hohe Lichtabsorption, eine niedrige Dunkelleitfähigkeit und eine hohe Fotoleitfähigkeit, und es sind außerdem genügende Mengen des oder der Elemente enthalten, mittels welcher die Bandbreite optimal eingestellt werden kann. Die eigenleitenden Schichten sind hinsichtlich der Bandbreite vorzugsweise so eingestellt, daß die Zelle 207a die niedrigste Bandbreite, die Zelle 207c die höchste Bandbreite und die Zelle 207 eine Zwischengröße zwischen diesen beiden extremen Bandbreiten aufweist. Die unteren Legierungsschichten weisen eine kleine Lichtabsorption und eine hohe Leitfähigkeit auf. Die Dicke der n-plus-dotierten Schichten liegt vorzugsweise in
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der Größenordnung von etwa 50 bis 500 8. Die Dicke der eigenleitenden Schichten liegt vorzugsweise zwischen etwa 3000 und 30000 S. Die Dicke der p-Plus-Schichten liegt ebenfalls vorzugsweise zwischen etwa 50 und 500 S. Wegen der kurzen Diffusionslänge der Löcher sollen die p-Plus-Schichten im allgemeinen so dünn als möglich seinr wobei eine Dicke zwischen 50 und 150 A als angemessen angesehen wird. Weiterhin sollte die äußerste Schicht, die vorliegend eine p-Plus-Schicht 212c ist, ebenfalls so dünn als möglich ausgeführt sein, um jede Lichtabsorption zu vermeiden, weshalb diese Schicht nach Möglichkeit auch keine der Einstellung der Bandbreite dienende Elemente enthalten sollte.
Bei der Herstellung dieser Zellenanordnung wird nach der Beendigung der Schichtung der einzelnen Zellen 209a, 209b und 209c ein weiterer Niederschlag durchgeführt, vorzugsweise in einer anderen Umgebung. Wünschenswert ist hier besonders die Verwirklichung eines Aufdampfprozesses, weil dieser sehr schnell durchgeführt werden kann. Bei diesem Aufdampfprozeß wird eine TCO-Schicht 213 hinzugefügt, die beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxyd (ITO), Kadmium-Stannat (Cd SnO.) oder dotiertem Zinnoxyd (SnO„) besteht. Diese TCO-Schicht wird hinzugefügt, sobald das Fluor (und der Wasserstoff) kompensiert wurde, falls die Legierungen nicht mit einem oder mehreren der erwünschten Kompensations- oder Änderungselemente niedergeschlagen wurden.
Ein Elektronengitter 214 kann dann nochr falls erwünscht, auf die TCO-Schicht 213 aufgebracht werden. Wenn die Anordnung eine genügend kleine Fläche besitzt, dann ist die TCO-Schicht 213 im allgemeinen ausreichend leitfähig, so daß dann das Gitter 214 nicht benötigt wird, um einen guten Wirkungsgrad der Anordnung zu erhalten. Wenn die Anordnung eine genügend große Fläche aufweist oder die Leitfähigkeit der TCO-Schicht 213 unzureichend ist, dann kann das Gitter 214 auf die Schicht 213 aufgebracht werden, um den Weg der Träger zu verkürzen und den Wirkungsgrad der Leitfähigkeit der Anordnung zu erhöhen.
Die Bandbreiten jeder der Zellen, welche die einzelnen Anordnungen gemäß den Fig 8,9,10 und 11 bilden, können auch in den eigenleitenden oder in den aktiven fotoempfindlichen Bereichen abgestuft sein, tttne solche? Abstufung kann mit den Maßnahmen erreicht werden, die in einer Parallelanmeldung beschrieben sind.
In Fig.12 ist eine Einrichtung gezeigt, die eine plasmaaktivierte Aufdampfung innerhalb einer Kammer 226 erlaubt. Ein Steuergerät 228 dient der Steuerung der verschiedenen Parameter, wie des Druckes, der Fließraten usw., wobei dieses Steuergerät ähnlich arbeitet wie das Steuergerät 24 der Einrichtung gemäß Fig.1. Der Druck in der Kammer 226 wird in diesem Fall auf etwa 10 Torr oder weniger eingestellt.
Eine oder mehrere Leitungen, wie die Leitungen 230 und 232, dienen der Zuleitung der Reaktionsgase, wie beispielsweise Silizium-Tetrafluorid (SiF.) und Wasserstoff (H„), in den Plasmabereich 234. Der Plasmabereich 234 wird zwischen einer an einer Gleichstromquelle liegenden Spule 236 und einer Platte 238 gebildet. Das Plasma aktiviert die zugeleiteten Reaktionsgase, um aktiviertes Fluor und aktivierten Wasserstoff zum Niederschlag auf einem Substrat 240 zu liefern. Das Substrat 240 kann ebenfalls mittels einer Heizeinrichtung 44 auf die Temperatur erhitzt sein, die für den Niederschlag erwünscht ist.
Das der Einstellung der Bandbreite dienende Element und das Silizium werden aus Verdampfungsbehältern 242 und zugeführt. Der Behälter 242 kann beispielsweise Germanium und der Behälter 244 das Silizium enthalten. Die Verdampfung der Elemente kann mittels eines Elektronenstrahls oder einer anderen Heizeinrichtung erfolgen, und die Elemente werden dann durch das Plasma aktiviert.
Falls es erwünscht ist, das die Bandbreite einstellende Element bzw. mehrere dieser Elemente in dem Fotogenerator-Bereich des Films niederzuschlagen, dann wird ein Verschluß 246 eingesetzt. Der Verschluß kann sich drehen, so daß die einzelnen Elemente aus den Behältern 242 und 244 sowie ggf. vorgesehener weiterer Behälter aufeinanderfolgend niedergeschlagen werden, oder es- kann dieser Verschluß so ausgeführt sein, daß er den Niederschlag nur des einen Elements beispielsweise aus dem Behälter 242 steuert, um eine Schichtenbildung zu bewirken oder die Menge zu verändern, die zum Niederschlag kommt. Die einzelnen Elemente können folglich in diskreten Schichten niedergeschlagen werden, wobei ihre Mengen konstant oder veränderlich sind.
In Fig.15 ist das zur Verfügung stehende Sonnenlicht-Spektrum gezeigt. Die Luftmasse 0 (AMO) ist das Sonnenlicht, das mit keiner Atmosphäre zur Verfügung steht, wobei dann die Sonne direkt oberhalb ist. Die Luftmasse AM1 ist das Sonnenlicht, das nach der Filterung durch die Erdatmosphäre zur Verfügung steht. Kristallines Silizium hat eine indirekte Bandbreite von etwa 1,1 bis 1,2 eV, was der Wellenlänge von etwa 1,0 Mikrometer (Mikron) entspricht. Aus diesem Hinweis ist ableitbar, daß bei im wesentlichen allen Wellenlängen des Lichts von mehr als 1r0 Mikron keine nützlichen Photonen erzeugt werden. Die Bandbreite, auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen ist, ist definiert als der extrapolierte Schnitt einer Kurve mit der Gleichung (ο(/)\(λ3) , wobeiO\ der Absorptionskoeffizient und^/163 (oder e) die Photonenenergie ist. Für ein Licht mit einer Wellenlänge oberhalb der Schwelle, die durch die Bandbreite definiert ist, sind die Photonenenergien nicht ausreichend, um eine Fototrägerpaar zu erzeugen, so daß sie folglich keinen zusätzlichen Strom liefern.
Jede der Halbleiter-Legierungsschichten der Anordnung kann auf das Substrat auch mittels der Glühentladung niedergeschlagen werden unter Verwendung einer herkömmlichen Glühent-
ladungskammer, wie beispielsweise in der US-PS 4 226 898 beschrieben. Die Legierungsschichten können auch in einem kontinuierlichen Verfahren niedergeschlagen werden. In diesen Fällen wird das Glühentladungssystem zu Anfang evakuiert auf etwa 1 Torr, um die Kammer auszuspülen und in der Atmosphäre evtl. enthaltene Verunreinigungen auszuschalten. Das Legierungsmaterial wird dann vorzugsweise in der Form eines Mischgases in die Kammer zugeleitet, wobei als Gase insbesondere Silizium-Tetrafluorid (SiF.), Wasserstoff (H„) und German (GeH.) in Betracht kommen. Das Plasma der Glühentladung wird vorzugsweise aus dem Gasgemisch erhalten. Das System gemäß der US-PS 4 226 898 wird vorzugsweise mit einem Druck in der Größenordnung von etwa 0,3 bis 1,5 Torr betrieben, wobei ein Druck zwischen 0,6 und 1,0 Torr, insbesondere ein Druck von 0,6 Torr, bevorzugt 1st.
Das Halbleitermaterial wird auf das Substrat aus einem selbstunterhaltenen Plasma niedergeschlagen, wobei das Substrat vorzugsweise mittels einer infraroten Einrichtung erhitzt ist auf die Temperatur, die für den Niederschlag jeder Legierungsschicht gewünscht wird. Die dotierten Schichten der Anordnungen werden bei verschiedenen Temperaturen in der Größenordnung zwischen 2000C und etwa 10000C niedergeschlagen, abhängig davon, welches Material benutzt ist. Die obere Grenze der Substrattemperatur ist teilweise abhängig von dem Typ des Metalls, das für das Substrat verwendet wird. Bei Aluminium sollte die obere Temperatur nicht mehr als etwa 600°C betragen, während sie für rostfreien Stahl auch oberhalb etwa 10000C liegen kann. Für eine anfangs mit Wasserstoff kompensierte amorphe Legierung,die beispielsweise eine eigenleitende Schicht in einer n-i-p- oder in einer p-i-n-Anordnung bildet, sollte die Substrattemperatur weniger als etwa 4000C und vorzugsweise etwa 3000C betragen.
Die Konzentrationen der Dotierungsmittel werden in Abhängigkeit davon ausgewählt, welche Leitfähigkeit für die oltv/.u I non Schichten des p-, des p-Plus-, des n- oder des n-Plus-Typs
gewünscht sind. Für n- oder p-dotierte Schichten wird das Material mit zwischen 5 und 100 ppm des Dotierungsmittels dotiert. Für die η-plus- oder p-plus-dotierten Schichten des Materials wird das Dotierungsmaterial in einer Menge zwischen 100 ppm bis 1 % verwendet. Das n-Dotierungsmaterial kann ein herkömmliches Dotierungsmaterial sein, das bei den entsprechenden Substrattemperaturen vorzugsweise in der Größenordnung zwischen 100 ppm und über 5000 ppm für das p-Plus-Material niedergeschlagen wird.
Wird der Niederschlag mittels der Glühentladung durchgeführt, dann kann ein mittels eines Wechselstroms erzeugtes Plasma eingeschaltet werden, in welches die Materialien eingeführt werden. Das Plasma wird vorzugsweise zwischen einer Kathode und einer durch das Substrat gebildeten Anode aufrechterhalten, wobei der Wechselstrom eine Frequenz von etwa -1 kHz bis 13,6 MHz haben kann.
Obwohl die Mehrfachzellen-Anordnüngen gemäß der Erfindung verschiedene amorphe Legierungsschichten verwenden können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß dafür nur Zellen benutzt werden, die aus mit Fluor und Wasserstoff mittels der Glühentladung kompensierten Legierungen entstehen. In diesem Fall wird ein Gemisch aus Silizium-Tetrafluorid und Wasserstoff als ein amorphes kompensiertes Legierungsmaterial· bei einer Temperatur von weniger als etwa 4000C im Falle einer Schicht des η-Typs niedergeschlagen. Die in der Bandbreite eingestellte/eigenleitende amorphe Legierungsschicht und die p-Plus-Schicht können auf die Eiektrodenschicht bei einer höheren Substrattemperatur von mehr als etwa 450°C niedergeschlagen werden, womit ein Material bereitgestellt wird, das mit Fluor kompensiert ist.
Für ein Ausführungsbeispiel wird ein Gemisch der Gase GeH., Ar, SiF. und H? bereitgesteirt, bei dem der relative Anteil von GeH. zu SiF.in der Größenordnung von 0,001 bis 1 % fotoempfindiiehe Legierungen mit den eingestellten
Bandbreiten erzeugt, ohne daß die Legierungen ihre erwünschten elektronischen Eigenschaften verlieren. Bei dem Gemisch beträgt das Verhältnis von SiF. zu H„ zwischen 4 zu 1 und 10 zu 1. Die Menge des oder der zur Einstellung der Bandbreite dienenden Elemente in der resultierenden Legierung ist viel größer als die Gasanteile und kann in Abhängigkeit von der Anwendung wesentlich oberhalb 20% liegen. Argon ist als ein Verdünnungsmittel nützlich, aber nicht wesentlich.
Obwohl die der Einstellung der Bandbreite dienenden Elemente wenigstens dem fotoempfindlichen Bern ich der Zollen hinzugefügt werden, können sie auch für die anderen LogiorumjH-schichten der Anordnungen nützlich sein. Außer der eigenleitenden Legierungsschicht können die anderen Legierungsschichten auch andere als amorphe Schichten sein, so beispielsweise polykristalline Schichten. Mit dem Ausdruck "amorph" ist hier eine Legierung oder ein Material gemeint, das eine lange Rangunordnung aufweist, obwohl es eine kurze oder auch dazwischen liegende Ordnung haben kann und manchmal sogar kristalline Einschlüsse aufweist.

Claims (13)

  1. «» O !j
    Case 967
    Gg/lhr
    i Patentansprüche
    ι- Fotoempfindliche amorphe Mehrfachzellen-Anordnung mit wenigstens zwei Zellen, von denen jede Zelle aus einer Silizium sowie wenigstens ein die Dichte der Zustande verringerndes Element / besteht, wobei das Element Fluor ist, dadurch gekennzeichnet , daß jede Zellenlegierung (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 189, 191, 209a, 209b, 209c, 211a, 211b, 211c) ein die Bandbreite ohne eine wesentliche Verstärkung der Zustände in dem Spalt einstellendes Element enthält und eine auf eine spezifische fotoempfindliche Wellenlängenfunktion eingestellte Bandbreite aufweist, die sich von jeder anderen Zellenlegierung unterscheidet.
  2. 2. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung mit wenigstens zwei übereinander angeordneten Zellen aus verschiedenen
    Materialien, von denen wenigstens die eine Zelle aus einer Y
    amorphen vielschichtigen Halbleiterlegierung mit einem aktiven fotoempfindlichen Bereich besteht, der eine Bandbreite aufweist, auf welche eine Strahlung zur Erzeugung von Ladungsträgern auftreffen kann, wobei die Legierung wenigstens ein die Dichte der Zustände verringerndes Element enthält und dieses Element Fluor ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 189, 191, 209a, 209b, 209c, 211a, 211b, 211c) auch ein die Bandbreite wenigstens in dem fotoempfindlichen Bereich (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 191, 201, 211a, 211b, 211c) einstellendes Element zur Vergrößerung von dessen Strahlungsabsorption ohne eine wesentliche Verstärkung der Zustände in dem Spalt enthält, und daß die Bandbreite der Legierung auf eine sich von der zweiten Zelle (142a, 142b, 142c, 143, 143', 145, 147, 147', 154a, 154b, 154c, 166a, 166b, 166c, 181a, 181b, 207a, 207b, *
    /enthaltenden Legierung %
    J IJ5JOJ
    207c) unterscheidende, spezifische fotoempfindliche Wellenlängenfunktion eingestellt ist.
  3. 3. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das zur Einstellung der Bandbreite verwendete Element aus der Gruppe Germanium, Zinn, Kohlenstoff oder Stickstoff ausgewählt ist.
  4. 4. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß jede Zellenlegierung einen aktiven fotoempfindlichen Bereich aufweist und daß das der Einstellung der Bandbreite dienende Element wenigstens in diesem Bereich (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 191, 201, 211a, 211b, 211c) enthalten ist.
  5. 5. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Zelle (142a, 142b,, 142c, 143, 143', 145, 145', 147, 147', 154a, 154b, 154c, 166a, 166b, 166c, 181a, 181b, 207a, 207b, 207c) ein weiteres, die Dichte der Zustände verringerndes Element enthält, wobei dieses Element Wasserstoff ist.
  6. 6. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet , daß wenigstens eine Zelle (142a, 142b", 142c, 143, 143', 145, 145', 147, 147', 154a, 154b, 154c, 166a-, 166b, 166c, 181a, 181b, 181c, 207a, 207b, 207c) durch eine Glimmentladung aufgedampft ist.
  7. 7. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens eine Zelle (142a, 142b, 142c, 143, 143', 145, 145', 147, 147', 154a, 154b, 154c, 166a, 166b, 166c, 181a, 181b, 181c, 207a, 207b, 207c) das der Einstellung der Bandbreite dienende Element in im wesentlichen diskreten Schichten .enthält.
  8. 8. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der ' t Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenistens eine Zelle (142a, 142b, 142c, 143, 143', 145, 145', 147, 147', 154a, 154b, 154c, 166a, 166b, 166c, 181a, 181b, 181c, 207a, 207b, 207c) das der Einstellung der Bandbreite dienende Element in wechselnden Mengen enthält.
  9. 9. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Bandbreite des fotoempfindlichen Bereichs (146a, 146b, 146c, 168a, 168b, 168c, 184, 191, 201, 211a, 211b, 211c) weniger als 1,6 eV beträgt.
  10. 10. Fotoempfindliche Mehrfachzellen - Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das der Einstellung der Bandbreite dienende Element Ge rman ium ist.
  11. 11. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der ζ Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, '* daß die Legierung einen Teil einer Schottky-Sperrschicht-Solarzelle (142,a, 142b, 142c, 154a, 154b, 154c, 166a, 166b, 166c) bildet.
  12. 12. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Legierung einen Teil einer MIS-Solarzelle (142a) bildet.
  13. 13. Fotoempfindliche Mehrfachzellen-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung einen Teil einer p-i-n-Anordnung (180, 206) bildet.
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IT (1) IT1138583B (de)
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SE (1) SE451353B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3305030A1 (de) * 1982-02-15 1983-08-25 Director-General, Agency of Industrial Science and Technology, Tokyo Amorphe solarzelle
DE3308269A1 (de) * 1983-03-09 1984-09-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh Solarzelle
DE4017201A1 (de) * 1990-03-13 1991-10-10 Feinmesszeugfabrik Suhl Gmbh Transparentes fotoelektrisches element

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3471834D1 (en) * 1983-03-11 1988-07-07 Exxon Research Engineering Co A multi-layered amorphous semiconductor material
US4598164A (en) * 1983-10-06 1986-07-01 Exxon Research And Engineering Co. Solar cell made from amorphous superlattice material
JPS6177375A (ja) * 1984-09-21 1986-04-19 Sharp Corp カラ−センサ
US4638111A (en) * 1985-06-04 1987-01-20 Atlantic Richfield Company Thin film solar cell module
US4713493A (en) * 1985-10-11 1987-12-15 Energy Conversion Devices, Inc. Power generating optical filter
JPS62136885A (ja) * 1985-12-11 1987-06-19 Canon Inc 光起電力素子、その製造方法及びその製造装置
JPS62136871A (ja) * 1985-12-11 1987-06-19 Canon Inc 光センサ−、その製造方法及びその製造装置
JPH0651906B2 (ja) * 1985-12-25 1994-07-06 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JPH0647730B2 (ja) * 1985-12-25 1994-06-22 キヤノン株式会社 堆積膜形成法
JPH0746729B2 (ja) * 1985-12-26 1995-05-17 キヤノン株式会社 薄膜トランジスタの製造方法
JP2566914B2 (ja) * 1985-12-28 1996-12-25 キヤノン株式会社 薄膜半導体素子及びその形成法
JPH0651908B2 (ja) * 1985-12-28 1994-07-06 キヤノン株式会社 薄膜多層構造の形成方法
EP0248953A1 (de) * 1986-06-10 1987-12-16 The Standard Oil Company Kaskadensolarzellen
NL1000264C2 (nl) * 1995-05-01 1996-11-04 Frans Willem Saris Zonnecel met meerlaagsstructuur van dunne films silicium.
GB0519599D0 (en) * 2005-09-26 2005-11-02 Imp College Innovations Ltd Photovoltaic cells

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5513938A (en) 1978-07-17 1980-01-31 Shunpei Yamazaki Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method
US4217374A (en) * 1978-03-08 1980-08-12 Energy Conversion Devices, Inc. Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
DE3135393C2 (de) * 1980-09-09 1985-10-10 Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich. Lichtempfindliche, amorphe Siliziumlegierung, ihre Verwendung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3135412C2 (de) * 1980-09-09 1985-11-21 Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich. Fotoempfindlicher amorpher Halbleiter auf Siliziumbasis sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4217374A (en) * 1978-03-08 1980-08-12 Energy Conversion Devices, Inc. Amorphous semiconductors equivalent to crystalline semiconductors
JPS5513938A (en) 1978-07-17 1980-01-31 Shunpei Yamazaki Photoelectronic conversion semiconductor device and its manufacturing method
DE3135393C2 (de) * 1980-09-09 1985-10-10 Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich. Lichtempfindliche, amorphe Siliziumlegierung, ihre Verwendung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3135412C2 (de) * 1980-09-09 1985-11-21 Energy Conversion Devices, Inc., Troy, Mich. Fotoempfindlicher amorpher Halbleiter auf Siliziumbasis sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung desselben

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GB-Z.: Solar Energy, Bd. 22, 1979, S 383-388 *
JP 55-13938 A(engl. Abstract) *
NL-B.: R. van Overstraeten, W. Palz(Hrgb.), 2nd E.C. Photovoltaic Solar Energy Conference, Proceedings of the International Conference held at Berlin (West), 23-26 April 1979, Dordrecht (Holland) 1979, S. 287-294 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3305030A1 (de) * 1982-02-15 1983-08-25 Director-General, Agency of Industrial Science and Technology, Tokyo Amorphe solarzelle
DE3305030C2 (de) * 1982-02-15 1992-05-21 Director-General Of Agency Of Industrial Science And Technology, Tokio/Tokyo, Jp
DE3308269A1 (de) * 1983-03-09 1984-09-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh Solarzelle
US4540843A (en) * 1983-03-09 1985-09-10 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh Solar cell
DE4017201A1 (de) * 1990-03-13 1991-10-10 Feinmesszeugfabrik Suhl Gmbh Transparentes fotoelektrisches element

Also Published As

Publication number Publication date
IN157288B (de) 1986-02-22
IT1138583B (it) 1986-09-17
SE8105279L (sv) 1982-03-10
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AU547646B2 (en) 1985-10-31
ES8302365A1 (es) 1982-12-16
IE812065L (en) 1982-03-09
SE451353B (sv) 1987-09-28
IL63756A0 (en) 1981-12-31
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CA1172742A (en) 1984-08-14
IE52209B1 (en) 1987-08-05
IT8123829A0 (it) 1981-09-07
ES505270A0 (es) 1982-12-16
BR8105748A (pt) 1982-05-25
NL8104138A (nl) 1982-04-01
KR830008402A (ko) 1983-11-18
FR2490013A1 (fr) 1982-03-12
GB2083705B (en) 1985-07-03
FR2490013B1 (fr) 1985-11-08
AU7501881A (en) 1982-03-18

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