DE3446885A1 - Mittels laser gekerbte solarzelle - Google Patents

Description

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Mittels Laser gekerbte Solarzelle

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen in der Herstellung von Solarzellen, durch die der Aufbau der Zelle ein Aufsammeln der durch Photonen erzeugten Elementarladungsträgern bzw. Minderheitsträgern tief aus dem Innern der Plattenträgerschicht erleichtert.

Langwelliges Licht, das auf eine Photozelle auftrifft, dringt, bevor es absorbiert wird, im Durchschnitt weit tiefer in die Zelle ein als Licht kürzerer Wellenlänge, und aus diesem Grund müssen Elementarladungsträger bzw. Minderheitsträger, die durch die Energie langwelliger Photonen erzeugt werden, einen wesentlich weiteren Weg zurücklegen, bevor sie vom Gleichrichterübergang der Zelle aufgesammelt werden. Demzufolge sind die Chancen eines von einem langwelligen Photon herrührenden Ladungsträgers, vor der Wiedereingliederung aufgesammelt zu werden, gegenüber denen eines von einem Photon geringerer Wellenlänge herrührenden Ladungsträgers stark verringert. Dieser Effekt tritt verstärkt bei Solarzellen auf, die im Weltraum eingesetzt werden, aufgrund der Strahlenschäden, denen die Solarzelle in dieser Umgebung ausgesetzt ist und die eine Verkürzung der Lebensdauer der Ladungsträger bewirken.

Um diese verkürzte Lebensdauer der Ladungsträger in der Weltraumumgebung zu überwinden, wurden bereits Solarzellen hergestellt, bei denen in die Oberfläche der Trägerschicht eine Vielzahl von Nuten chemisch einge-

ätzt wurde, bevor der Gleichrichterübergang der Zelle angesetzt wird, so daß der in den Nuten vorgesehene Übergang tief in den Trägerschichtkern eindringt, um das Aufsammeln von Ladungsträgern, die im Kernbereich gebildet werden, zu unterstützen.

Obwohl die Ausbildung von Nuten in der Basis- oder Trägerschicht eine Verbesserung der Kurzschlußstromdichten liefert, ist jedoch das chemische Ätzen derart mit Schwierigkeiten verbunden, daß diese Problemlösung zu teuer ist, um speziell bei massengefertigten Zellen für den irdischen Einsatz von praktischem Nutzen zu sein.

Ein Laser-Ritzer wurde bereits dazu benutzt, um Zellen, die auf einer gemeinsamen Platte hergestellt wurden, zu trennen, indem zwischen einem Paar nebeneinander liegender Zellen eine Nut eingeritzt und danach die Platte entlang der Anrißlinie gebrochen wurde, in gleicher Art und Weise, wie Glas oder Keramikfliesen geschnitten wird. Laser wurden ebenso bereits eingesetzt, um beschichtete Bereiche einer Trägerschicht voneinander zu isolieren, indem eine Öffnung zwischen die beiden aneinander angrenzenden Bereiche, die voneinander isoliert werden sollen, geschnitten oder gebohrt wird, wobei es jedoch noch nicht als durchführbar erachtet wurde, Laser zum Bearbeiten der aktiven Bereiche von Halbleiterelementen zu verwenden, aufgrund der durch den Laser hervorgerufenen Beschädigungen der Kristallstruktur.

Ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der unerwarteten Erkenntnis, daß die mittels eines Laser-Ritzers in die Oberfläche einer Trägerschicht eingeritzten Nuten die nachfolgend auf der Trä-

ge»schicht gebildete Solarzelle, trotz des durch den Laser verursachten Kristallgitterfehlers, nicht bedeutend negativ beeinflussen, sondern daß, im Gegenteil dazu, die Kristallgitterfehler Einbindungen schaffen, zu denen Einschlüsse bzw. Störstellen der Trägerschicht während der nachfolgenden Hochtemperaturbehandlung wandern, wodurch die Arbeitsweise der Solarzelle begünstigt wird, indem die Lebensdauer von Ladungsträgern im Kern der Trägerschicht verlängert wird.

Es stellte sich weiterhin heraus, daß das Einkerben der Zellenoberfläche die Antireflexeigenschaften der Zelle begünstigt, da Licht, das in einen gekerbten Bereich einfällt, auf eine andere Fläche der Kerbe reflektiert wird, wenn es nicht gleich von der Zelle absorbiert wird, wodurch die Absorptionsfähigkeit erhöht wird. Um aus dem gekerbten Bereich auszutreten, muß ein Photon in der Kerbe mehrmals reflektiert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Austritts gering ist.

Das Anbringen von Kerben oder Nuten in der Trägerschicht erhöht ebenso die Fläche des Zellenanschlusses stark und liefert zusätzlich die Möglichkeit, unterschiedliche spezifische Widerstände in der obersten Schicht der Zelle zu haben, wobei der spezifische Widerstand im Bereich zwischen den Nuten groß ist, um die photoelektrische Wirkung zu begünstigen, und wobei der spezifische Widerstand innerhalb der Kerben geringer ist, um den Serienwiderstand der Zelle zu verringern und um eine weiter aufgespreizte Anordnung der Kontaktfinger zu erlauben, die zum Ableiten des Stroms von der obersten Schicht benutzt werden.

Ein erstes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Methode zum Herstellen von Solarzellen, die aus den Schritten besteht: Einritzen eines Musters aus Löchern oder Kerben in eine Oberfläche einer Halbleiterträgerschicht mittels eines Laser-Ritzers und nachfolgendes Herstellen eines Gleichrichterüberganges auf dieser Oberfläche, wobei der Übergang sich in diese Löcher oder Kerben erstreckt.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen mehrere parallele Kerben oder ein regelmäßiges Muster von Löchern auf, die in die Oberfläche der Trägerschicht mittels eines Laser-Ritzers eingeritzt sind, der gleichzeitig ein sich wiederholendes Muster von Kerben oder Löchern einritzen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zwischen dem Laser-Anritzen und dem Ausbilden des Gleichrichterüberganges ein chemischer Ätzprozeßschritt eingesetzt, so daß eine präzise Steuerung der Form der Löcher und Kerben erreicht wird.

Andere Ausführungsformen der Erfindung verwenden desweiteren Löcher, die während des Laser-Ätzprozeßschrittes durch die Trägerschicht gebohrt werden, um die Herstellung eines Kontaktes zur Oberflächenschicht der Zelle von der Rückseite der Trägerschicht zu ermöglichen.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ebenso eine gekerbte rückwärtige Fläche der Trägerschicht benutzen, um dünne, feste Zellenstrukturen zu bilden, die einen hohen Wirkungsgrad aufweisen und Kt.rali 1 unqshost und ig κ i nd .

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Solarzelle, die eine Trägerschicht, in deren einer Oberfläche mehrere Nuten oder Ausnehmungen ausgebildet sind, und einen Gleichrichterübergang aufweist, der auf dieser Oberfläche ausgebildet ist und sich in die Nuten erstreckt, wobei eine oberste Schicht des Überganges einen spezifischen Schichtwiderstand besitzt, der im Bereich zwischen den Nuten großer ist als im Bereich innerhalb der Nuten.

Ein drittes Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Solarzelle, die eine Trägerschicht aufweist, in deren gegenüberliegenden Oberflächen jeweils mehrere Nuten oder Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei ein Gleichrichterübergang auf einer der Oberflächen ausgebildet ist und sich in die Nuten oder Ausnehmungen dieser Oberfläche erstreckt.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden an Hand der beigefügten Figuren beispielsweise näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Solarzelle, die gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;

Fig. 2: eine schematiche Draufsicht auf die Solarzelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3: eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer Solarzelle, die gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;

Fig. 4: eine schematische, geschnittene Seitenansicht einer vollständig geätzten Trägerschicht gemäß

einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5: schematisch (a) eine Draufsicht auf ein Laser-Anreißmuster; (b) eine Draufsicht auf eine vollständig geätzte Trägerschicht und (c) eine perspektivische Ansicht einer vollständig geätzten Trägerschicht gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6: schematisch (a) eine Draufsicht auf ein Laser-Anreißmuster; (b) eine Draufsicht auf eine vollständig geätzte Trägerschicht und (c) eine perspektivische Ansicht einer vollständig geätzten Trägerschicht gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7, 8 und 9: schematisch (a) eine Draufsicht auf ein Laser-Einritzmuster und (b) eine perspektivische Ansicht einer vollständig geätzten Trägerschicht gemäß der jeweils 6., 7. und 8. Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung und;

Fig. 10: schematisch eine verbesserte Methode zum Verbinden von Elektroden mit der Ausführungsform aus Fig. 8.

Gemäß Fig. 1 wird eine Träger- bzw. Basisschicht 10 mit einem rückseitigen Kontakt 11 und einem Gleichrichter-Übergang 12 auf den gegenüberliegenden Oberflächen der Schicht geschaffen, wobei der Übergang zwischen der Basisschicht 10, die entweder aus einem p- oder aus einem n-Halbleitermaterial, in dieser Ausführung jedoch aus einem p-Material besteht, und einer Deckschicht 13 ausgebildet ist, die sich über die obere Fläche der Basisschicht erstreckt und die aus einem Halbleitermaterial des Typs gebildet ist, der dem der Basisschicht 10 entgegengesetzt ist. Kerben oder Nuten 14, die mittels eines Laser-Ritzers vor der Ausbildung des Überganges 12 in die obere Fläche dor liasi sschicht e i ngr>r i 1 /.1 wurden, erhöhen die Übergangsfläche beträchtlich und erleichtern gleichzeitig das Aufsammeln von Minderheits- oder

Elementarladungsträgern 15, die tief innerhalb des Kerns der Basisschicht gebildet wurden, indem Bereiche des Überganges sehr nahe an dem Bereich angeordnet werden, in dem diese Ladungsträger gebildet werden.

Die Nuten 14 in. der Zellenoberfläche verbessern außerdem die Antireflexeigenschaften der Zelle, indem sie als Lichtfallen wirken. Ein Lichtstrahl 16a, der auf die Oberflächen der Zelle zwischen den Nuten auftrifft und der nicht von der Zelle absorbiert wird, wird von der Oberfläche reflektiert und geht verloren, ein Lichtstrahl 16b jedoch, der auf eine der Oberflächen einer der Nuten 14 auftrifft, und der nicht absorbiert wird, wird im allgemeinen auf eine andere Oberfläche der Nut reflektiert, abhängig vom Einfallswinkel des Lichts und der Form der Nuten. Wenn der Lichtstrahl 16b senkrecht zur Oberfläche der Zelle einfällt, wird die Anzahl der Reflektionen innerhalb der Nut 14 groß sein, wodurch sich der Anteil des Lichts verringert, der aus den Nuten herausreflektiert wird.

Eine weitere Verbesserung der Antireflexeigenschaften der Zelle kann dadurch erreicht werden, daß die Nuten mit einem durchsichtigen Material gefüllt werden, wie beispielsweise Siliciumoxid, und die Steigung der Kerbwände kann nach dem Einritzen durch ein unabgedecktes Ätzen der gesamten Basisschichtoberfläche optimiert werden.

Ebenso wie die Verbesserung der Stromdichte aufgrund der pysikalischen Anordnung des Überganges innerhalb der Nut und durch die vergrößerte Fläche des Überganges kann eine weitere Verbesserung der Herstellung von Getter- oder Einbindungsstellen während des Laser-

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Ritzens auf der Basisschichtoberfläche zugeschrieben werden, wodurch ein erhöhter Einbindungsgrad während der nachfolgenden Hochtemperaturbehandlung ermöglicht wird.

Das Einbinden ist der Prozeß, durch den Störstellen während der Hochtemperaturbehandlung von bestimmten Bereichen der Basisschicht angezogen werden, und typische Einbindungsstellen sind Bereiche mit durch Diffusionsvorgänge bewirkten Belastungen und Bereiche mit durch das Laser-Anritzen bewirkten Kristallgitterfehlern. Das Laser-Anritzen, das ein besonders robuster Vorgang ist, schafft einen beträchtlichen Betrag an Kristallgitterfehlern und dementsprechend wird durch diesen Prozeß eine große Anzahl von Einbindungsstellen geschaffen.

Das Herabsetzen der Störstellenzahl im Kern der Basisschicht, als Ergebnis der Einbindung, bewirkt eine Erhöhung der Lebensdauer der Ladungsträger und dementsprechend eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit, daß ein Ladungsträger vom Gleichrichterübergang 12 aufgesammelt wird, bevor eine Wiedereingliederung stattfindet.

Der Serienswiderstand der gekerbten Solarzelle kann auch verringert werden, indem für den Bereich der Deckschicht 13, der in den Nuten 14 ausgebildet ist, ein geringerer spezifischer Schichtwiderstand gewählt wird, als für den Bereich der Deckschicht zwischen den Nuten. Bei einer nicht gekerbten Solarzelle, die für den Einsatz auf der Erde hergestellt ist, wird das auf der Deckschicht aufgebrachte metallische Kontaktgitter oft mittels Siebdruck aufgebracht, um die Kosten minimal zu halten, wobei jedoch der Siebdruck bezüglich der Mindestabmessungen Beschränkungen mit κ ich bringt:, die bei

einer Mindestkontaktbreite von üblicherweise 150μ und einem Mindestabstand von 3 mm liegen. Bei diesen Kontaktabmessungen ist es notwendig, einen oberen spezifischen Schichtwiderstand in der Größe von 25-50 **/q vorzusehen, um den seitlichen Widerstand minimal zu halten, wobei jedoch solche niederen Werte des spezifischen Schichtwiderstandes die photoelektrischen Eigenschaften der Zelle herabsetzten. Dieses Problem tritt weniger bei Zellen auf, die zum Einsatz im Weltall hergestellt wurden, da bei diesen Zellen eine höher entwickelte Methode der Kontaktbildung angewendet wird, die den Einsatz dünnerer Kontakte mit engerem Abstand erlaubt, derart, daß höhere spezifische Schichtwiderstände verwendet werden können, ohne den Serienwiderstand der Zelle herabzusetzen. Jedoch erhöht die bei Weltraumzellen verwendete Methode zur Kontaktbildung die Herstellungskosten erheblich.

Bei gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten gekerbten Zellen können spezifische Schichtwiderstände in der Größenordnung von 25-50 /r\ für den innerhalb der Nuten 14 gelegenen Bereich der Decklage 13 erreicht werden, während im Bereich der Deckschicht zwischen den Nuten spezifische Schichtwiderstände in der Größenordnung von 100-200 ^Vq erreicht werden können. Kennzeichnenderweise weisen die Nuten eine Breite von 50μ auf, und der Abstand zwischen den Nuten beträgt 100μ, wobei die metallenen Kontaktfinger 17 (siehe Fig. 2) senkrecht zu den Nuten verlaufen und die gleichen Abmessungen aufweisen wie die siebgedruckten Kontakte.

Ein geringerer spezifischer Schichtwiderstand kann in den gekerbten Bereichen auf verschiedene Weise erreicht werden, wie beispielsweise:

a) Durch Benutzung einer von der Dicke abhängigen Dralldiffusionsquelle, oder wahlweise einer Aufsprühdiffusionsquelle, die beim Auftragen automatisch in den Nuten eine dickere Lage abgibt.

b) Durch Aufbringen einer dicken Schicht über der gesamten Fläche, wonach eine chemische oder Plasmaätzung der freiliegenden Bereiche folgt, um den spezifischen Schichtwiderstand zu erhöhen.

c) Durch die Benutzung eines Lasers, um das Silicium nach der Anwendung einer Diffusionsquelle örtlich aufzuheizen.

Der niedrige spezifische Schichtwiderstand der Deckschicht in den gekerbten Bereichen weist aufgrund der erhöhten Deckschichtdicke einen schädlichen Einfluß auf das Ansprechen der Zelle auf kurzwelliges (blaues) Licht auf, und daher ist der ausgewählte spezifische Schichtwiderstand ein Kompromiß zwischen einem Wert, der einen niedrigen Serienwiderstand besitzt, und einem Wert, der das Ansprechen auf blaues Licht nicht ernsthaft herabsetzt. Es ist jedoch ersichtlich, daß, während ein niedriger spezifischer Schichtwiderstand das Ansprechen auf blaues Licht herabsetzt, die nützliche Wirkung des niedrigen Serienwiderstandes und der verbesserten Stromdichte aufgrund der vergrößerten Übergangsfläche und das Schaffen eines Bereichs des Überganges tief innerhalb des Kerns der Basisschicht dieses Herabsetzen mehr als ausgleichen. Desweiteren beeinflußt der niedrige spezifische Schichtwiderstand in den Nuten das Ansprechen der Zelle auf langwelliges (rot os) Licht nicht ernsthaft.

Der Einsatz einer Deckschicht von geringem spezifischen Schichtwiderstand in den gekerbten Bereichen von Weltallzellen ermöglicht ebenfalls den Kontaktfingern dieser Zellen, weiter aufgespreizt zu werden, wodurch ein billigerer Fertigungsprozess und dementsprechend eine Herabsetzung der Fertigungskosten der Zelle ermöglicht wird.

Gemäß Fig. 3 können die metallenen Kontaktfinger 17 aus Fig. 2 durch Leiter-Isolator-Siliciumkontakte (Conductor-Insulator-Silicon, CIS) ersetzt werden, wobei die Deckschicht 13 ein dünnbeschichteter Bereich ist, wobei der Gleichrichtereffekt des Überganges 12 durch den MIS-Kontakt verstärkt wird, der eine dünne Isolationsschicht 18 über der Deckschicht sowie einen über der Isolationsschicht 18 ausgebildeten Kontaktfinger 19 aus einem Metall oder einem hochbeschichteten Vielkristall aufweist. Die Finger 19 sind in gleicher Anordnung wie die in Fig. 2 dargestellten Metallfinger 17 angeordnet, jedoch kann die Isolationsschicht entweder über der gesamten Oberfläche der Zelle ausgebildet sein, indem eine durchsichtige Isolationsschicht, wie beispielsweise Siliciumoxid, benutzt wird, oder wahlweise kann die Isolationsschicht nur im Bereich des Leiterfingers 19 ausgebildet sein.

Gemäß Fig. 4 können die Reflektionseigenschaften der Laser-Kerben-Zelle optimiert werden, indem die Nuten bzw. Kerben derart angeordnet werden, daß die geneigten Kerbwände aneinander angrenzen, wodurch die flachen Zwischennutenbereiche, die in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt sind, im wesentlichen vorschwinden. Bei der in Fig. 4 dargestellten Struktur sind die einzigen benötigten ungekerbten Bereiche die ebenen Wege 21 (siehe

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Fig. 5), die für die Kontaktmetallisierung der Oberfläche benötigt werden.

Wie in Fig. 4 dargestellt, kann eine sehr genaue Steuerung solcher Strukturen in einem Einkristallmaterial dadurch erreicht werden, daß chemische Ätzmittel mit anisotropen Eigenschaften, verbunden mit der Laser-Einkerbung, verwendet werden. Beispielsweise ätzt verdünnte Natronätzlauge Silicium sehr langsam in der [ 111 3-Kristallebene, jedoch sehr schnell in den anderen Richtungen. Aus diesem Grund weist die Fläche 22 einer Platte eine \_ 100 ~\ -Orientierung auf und wird mittels eines Lasers gekerbt, um Nuten 23 zu bilden, und nachfolgend wird das Silicium durch Ätzen in verdünnter Natronätzlauge sehr schnell weggeätzt, bis die C Hl ~}~ Kristallebenen freiliegen, um die gekerbte Oberfläche 24 aus Fig. 4 zu bilden. Wenn die £ 111 3~ Kristallebenen, die mit den Flanken der Oberfläche 24 zusammenfallen, freiliegen, verlangsamt sich die Ätzgeschwindigkeit merklich, so daß eine präzise Steuerung der endgültigen geätzten Oberflächenform möglich ist, wodurch die resultierende Oberflächengeometrie der Vorrichtung präzise durch die Tiefe und den Abstand der ursprünglichen Einkerbungen 23 bestimmt werden kann.

Unabhängig von der zur Steuerung der Kerbwandneigung verwendeten Methode können interessante und hilfreiche Strukturen durch die Verwendung von unterbrochenen Einkerbungen der Zellenoberfläche erreicht werden, und einige dieser Strukturen werden an Hand der Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 im folgenden beschrieben. Fig. 5 stellt eine "Keilnuf'-Bauart dar, bei der die Lasereinschnitte 23 von Zwischenräumen 25 unterbrochen sind, um Versteifungsrippen oder Streben 26 in der fertig geätzten Ba-

eisschicht aus Fig. 5c zu schaffen. Zusätzlich ergibt ein breiterer Zwischenraum 27 im Laser- Einschnittsmuster den ebenen Weg 21 in der fertig geätzten Basisschicht, der einen Ort für die Oberseitenkontaktmetallisierung der fertigen Zelle schafft.

Gemäß Fig. 6 werden die Laser-Einschnitte 23 aus Fig. 5 durch Löcher 33 ersetzt, die mittels des Laser in Form des in Fig. 6a dargestellten Quadratmusters gebohrt werden, derart, daß nach dem Ätzen eine vertiefte umgekehrte Pyramidenstruktur, wie in Fig. 6b und Fig. 6c dargestellt, geschaffen wird, wobei die obere Fläche 34 der umgekehrten Pyramidenstruktur wieder den £ 111 3~ Kristallebenen der Basisschicht entspricht.

Kombiniertes Einschneiden der vorderen und hinteren Fläche der Platte und nachfolgendes Ätzen ergibt eine weitere Klasse von Zellen, die "Falten-Schnitt" ("crinkle cut")-Zellen genannt werden. Gemäß Fig. 7 wird, wenn ein dem Muster 23 aus Fig. 5a gleichendes Einschnittsmuster 43 in der oberen Fläche der Platte vorgesehen ist und ein zweites Einschnittsmuster 52, das ebenfalls gleich dem Muster 23 aus Fig. 5a ist, in der unteren Fläche der Platte vorgesehen ist und die Platte danach geätzt wird, eine Struktur der - in Fig. 7b dargestellten Form geschaffen, wobei parallele Nuten entlang beider Seiten der Platten verlaufen, die Nuten der einen Seiten mit den Spitzen der anderen Seite der Platte zusammenwirken, um eine gerippte Struktur zu schaffen, die Verstärkungsstege oder Rippen 4 6 und 56 besitzt (die Rippen 56 sind nicht dargestellt), und wobei die Flächen 44 und 54 jeweils den £ 111 3~ Kristallebenen der Basisschicht entsprechen.

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Fig. 8 und 9 stellen zusätzliche "Falten-Schnitt"-Strukturen dar, wobei die Struktur aus Fig. 8 auf jeder Seite der Platte umgekehrte Pyramiden, gleich denen aus Fig. 6, aufweist, wobei die Pyramiden auf der einen Seite der Platte zu denen auf der anderen Seite der Platte versetzt angeordnet sind, während die Struktur gemäß Fig. 9 umgekehrte Pyramiden auf der oberen Fläche und eine gekreuzte Nutenstruktur auf der unteren Fläche besitzt, um eine geätzte Plattenstruktur zu schaffen, die eine im wesentlichen konstante Dicke aufweist, wie es bei der Struktur aus Fig. 7 der Fall ist. Die Bauformen aus Fig. 7 und 9 ermöglichen es, sehr dünne, feste Zellen herzustellen, die gute Reflektionseigenschaften aufweisen, und diese Bauformen unterstützen die Herstellung von Zellen mit sehr hohem Wirkungsgrad und guter Strahlungsbeständigkeit. Die Bauform aus Fig. 8 schafft andererseits Zellen, die gute Reflektionseigenschaften bei mäßiger Dicke, aber großer Stärke, besitzt.

Die Laser-Einschnittstechnik kann außerdem zum Herstellen von Bauformen verwendet werden, bei denen Bohrungen sich von einer Seite zur anderen Seite der Zelle durch diese hindurch erstrecken. Die in Fig. 6, 8 und 9 dargestellten Bauformen sind besonders für diese Technik geeignet. Der Vorteil von Bauformen, die die sich vollständig durch die Zelle erstreckende Bohrungen verwenden, liegt darin, daß es dadurch möglich wird, beide Kontakte der Zelle an deren Rückseite anzuordnen, wodurch Verluste, die durch den Schattenwurf eines oberen Kontaktes auftreten würden, verhindet werden. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 10 ein Bereich einer Bauform, die der aus Fig. 6 gleicht, dargestellt, wobei die Einkerbung viel größer ist als vorangehend dargestellt, :,r>

daß die Spitzen 35 der umgekehrten Pyramiden sich bis zur hinteren Fläche der Platte erstrecken. Mit dieser Bauform können metallisierte obere Kontakte 36 von der Rückseite der Zelle an jeder Spitze angebracht werden, wenn die Deckschicht 13 fertig ausgestaltet ist. Diese Technik ermöglicht eine Verbesserung des absoluten Zellenwirkungsgrades, indem das Problem des Schattenwurfes des oberen Kontakts, das sonst auftreten würde, beseitigt wird, während es gleichzeitig ermöglicht wird, daß die Verbindungen zu den oberen Kontakten eine größere Kapazität zur Stromführung besitzen, da das Abwägen zwischen der Stromführungskapazität und dem Grad der Abschattung nicht mehr notwendig ist. Der zur Herstellung jeder der vorgenannten Laser-Einschnittsformen verwendete Laser kann sehr einfach darauf programmiert werden, Löcher an jeder vorgeschriebenen Stelle durch die Zelle zu stanzen, so daß eine Vielfalt solcher Durchstanzformen in dieser Art möglich sind, und selbstverständlich kann die Durchstanztechnik bei jeder der vorgenannten Strukturen angewendet werden.

Eine bevorzugte Methode zum Herstellen von Laser-Kerbzellen verlangt den Start mit einer Siliciumplatte gewünschter Oberflächenorientierung (z.B. £ 100 Q) und ein nachfolgendes Einschneiden einer oder beider Seiten der Zelle im gewünschten Muster, wobei ein Laser benutzt wird. Die Platte wird dann in einer geeigneten chemischen Lösung geätzt, um die Form der Einschnittswände festzulegen. Danach wird die weitere Zellenbearbeitung, wie bei den herkömmlichen Vorrichtungen, weitergeführt. Der obere Übergang wird durch das Aufbringen einer geeigneten Beschichtung gebildet, und, falls es gewünscht wird, wird auf der Rückseite der Zelle ein Rasterbereich der hinteren Oberfläche ausgebildet. Eine

obere und untere Kontaktmetallisierung kann dann durch jedes gewählte Verfahren aufgebracht werden, wie beispielsweise Aufdampfen, Siebdrucken oder Plattieren, ebenso wie die Antirefelx-Beschichtung.

Claims (10)

KADOR-KUJNKER·SCHMITT-NILSON HIRSCH -: " ' El !ROPEAN Β0ΈΝΤ ATTX)K 3446885 K 22 204/a UNISEARCH LIMITED 221-227 Anzac Parade Kensington, New South Wales Australien Mittels Laser gekerbte Solarzelle Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Solarzellen, gekennzeichnet durch die Schritte: Einritzen eines Musters von Löchern (33) oder Kerbnuten (23) in eine Oberfläche (22) einer Halbleiterschicht (10), mittels eines Laserschreibers und darauffolgendes Ausbilden eines Gleichrichterüberganges (12) auf der Oberfläche (22), wobei der Übergang (12) sich in die Löcher (33) oder Kerbnuten (23) hineinersLreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser-Ritzer derart ausgestaltet ist, daß er gleichzeitig mehrere Nuten (23) oder Löcher (33) in der Grundschicht (10) einritzt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein chemischer Ätzvorgang zwischen dem Schritt des Laser-Ritzens und dem Schritt des Ausbildens des Gleichrichterüberganges (12) durchgeführt wird, wobei mit dem Ätzvorgang die Form der Löcher (33) oder Nuten (14) der fertigen Zelle gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Laser-Ritzer während des Laser-Einritzvorgangs Löcher (83) durch die Grundschicht (10) gebohrt werden, derart, daß ein Kontakt zwischen der Deckschicht der Zelle und der Rückseite (74) der Grundschicht (10) hergestellt werden kann.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Nuten auf der rückseitigen Fläche (74) der Grundschicht (10) die Dicke der Zellenstruktur verringert wird, wobei die Nuten in der rückwärtigen Fläche (74) zwischen den Nuten in der oberen Fläche (22) der Grundschicht (10) angeordnet, sind.

6. Solarzelle, gekennzeichnet durch eine Grundschicht (10), in deren einer Oberfläche mehrere Nuten oder Ausnehmungen ausgebildet sind, und durch einen Gleichrichterübergang (12), der auf dieser Oberfläche ausgebildet ist und sich in die Nuten erstreckt, wobei eine Deckschicht (13) des Überganges (12) einen spezifischen Schichtwiderstand besitzt, der im Bereich zwischen den Nuten größer ist als im Bereich innerhalb der Nuten.

7. Solarzelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Schichtwiderstand der Deckschicht (13) innerhalb der Nuten im Bereich von 25-50 & /q liegt, während der spezifische Schichtwiderstand der Deckschicht (13) zwischen den Nuten im Bereich von 100-200-Q/q liegt.

8. Solarzelle nach einem der Ansprüche 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Grundschicht (10), in deren gegenüberliegenden Oberflächen (22, 74) jeweils mehrere Nuten oder Ausnehmungen ausgebildet sind, wobei ein Gleichrichterübergang (12) auf einer der Flächen ausgebildet ist und sich in die Nuten oder Ausnehmungen dieser Fläche erstreckt.

9. Solarzelle nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß Löcher (83) sich durch die Grundschicht (10) erstrecken, wobei die Decklage (13) des Gleichrichterüberganges (12) sich in die Durchgangsöffnungen erstreckt, und metallisierte obere Kontakte (36) auf der Rückseite der Grundschicht (10) an jeder der Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, um eine elektrische Verbindung mit der Decklage (13) des Überganges (12) herzustellen.

10. Solarzelle nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie nach dem Verfahren aus Anspruch 1 hergestellt ist.