DE3447874C2 - - Google Patents

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DE3447874C2
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Lotar 7303 Neuhausen De Liebing
Kurt 7500 Karlsruhe De Langer
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Photozellen mit mehreren lamellenförmigen Elementen in Serie aus einem Halbleitermaterial auf einem Substrat, wobei eine amorphe oder mikrokristalline Halbleiter-Schicht auf eine Substratoberfläche unter einem Winkel (α) größer 0° zwischen der Normalen der Substratoberfläche und der Aufdampfrichtung im Hochvakuum, gegebenenfalls unter Anwesenheit von Elementen der sechsten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, aufgedampft wird, so daß die lamellenförmigen Elemente transversal zur Substratoberfläche verlaufen.The invention relates to a method for producing photocells with a plurality of lamellar elements in series from a semiconductor material on a substrate, wherein an amorphous or microcrystalline semiconductor layer on a substrate surface at an angle ( α ) greater than 0 ° between the normal of the substrate surface and the direction of evaporation is evaporated in a high vacuum, optionally in the presence of elements of the sixth main group of the Periodic Table of the Elements, so that the lamellar elements run transversely to the substrate surface.

Photozellen dienen der Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Von speziellem Interesse sind Photozellen aus Halbleitermaterialien, für deren Funktion Grenzschichten zur Trennung von Ladungsträgern eine notwendige Voraussetzung sind. Solche Grenzschichten treten beispielsweise in Kontaktbereichen von unterschiedlichen Materialien und in gleichen Materialien mit unterschiedlicher Dotierung auf. Die Trennung von Ladungsträgern an solchen Grenzschichten bewirkt eine Photospannung, deren Größenordnung durch den Bandabstand des Halbleiters bedingt ist. Höhere Spannungen können durch ein In-Serie-Schalten von Photoelementen erzeugt werden. Bisher bekannt sind Photozellen, die mehrere Elemente in Form von Lamellen in Serie auf einem Substrat integriert enthalten, wobei die Elemente oder Lamellen in Ebenen parallel zur Substratoberfläche angeordnet sind. Man spricht hier von einer longitudinalen Konfiguration. Die Lichteinfallsrichtung verläuft hier parallel zur Normalen der Grenzflächen der Photoelemente. Infolge der endlichen Lichtabsorption des Halbleitermaterials beschatten näher an der Oberfläche liegende Lamellen die weiter im Inneren liegenden Lamellen, so daß nur eine kleine Anzahl von Serienelementen bei der longitudinalen Konfiguration sinnvoll ist. Demgemäß sind einer Erhöhung der von der Photozelle abgegebenen Photospannung durch den Aufbau einer Serienschaltung von Photoelementen in einer longitudinalen Konfiguration enge Grenzen gesetzt.Photocells are used to convert light into electrical Energy. Of particular interest are photocells made from semiconductor materials, for their function boundary layers to Separation of load carriers is a necessary requirement are. Such boundary layers occur, for example, in contact areas of different materials and in the same Materials with different doping. The separation  of charge carriers at such boundary layers causes one Photo tension, the magnitude of which is due to the band gap of the semiconductor is due. Higher voltages can go through a series connection of photo elements can be generated. So far, photocells are known that contain several elements Form of slats integrated in series on a substrate included, with the elements or slats parallel in planes are arranged to the substrate surface. One speaks here of a longitudinal configuration. The direction of light incidence runs parallel to the normal of the Interfaces of the photo elements. As a result of the finite Shade light absorption of the semiconductor material closer slats lying on the surface further inside lying slats so that only a small number of series elements in the longitudinal configuration makes sense. Accordingly, an increase in that of Photo cell emitted photo voltage through the construction a series connection of photo elements in a longitudinal Configuration set narrow limits.

Aus der Zeitschrift J. Vac. Sci-Technol. Vol. 12 (1), Seite 187 (1975), ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei durch ein von der Lotrechten abweichendes Aufdampfen eines Halbleiterelements eine transversale Lamellenstruktur auf dem Substrat erzeugt wird.From J. Vac. Sci-Technol. Vol. 12 (1), Page 187 (1975) is a method of the one described at the beginning Kind known, with a deviating from the vertical Evaporating a semiconductor element is a transverse one Lamella structure is generated on the substrate.

Bei diesem Verfahren wird Germanium als Halbleitermaterial verwendet, die so hergestellten Photozellen erzeugen Spannungen bis zu 3000 V. Die Größe und Polarität der von der Photozelle abgegebenen Photospannung ist dabei von dem Sauerstoffpartialdruck während dem Aufdampfen und dem Aufdampfwinkel abhängig. Die Reproduzierbarkeit dieses Verfahrens wird allerdings schon für das einzelne Laboratorium als gering angegeben. Ein Formierungs- oder Transportprozeß im Anschluß an das Aufdampfen des Halbleitermaterials ist aus dieser Entgegenhaltung nicht bekannt.In this process, germanium is used as the semiconductor material used, the photocells produced in this way generate voltages up to 3000 V. The size and polarity of those of the Photocell emitted photo voltage is from that Oxygen partial pressure during the vapor deposition and the vapor deposition angle dependent. The reproducibility of this process is, however, already for the individual laboratory stated as low. A formation or transportation process  following the evaporation of the semiconductor material is off this document is not known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Photozellen mit mehreren lamellenförmigen Elementen in Serie, die transversal zur Substratoberfläche angeordnet sind, zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.The invention has for its object a method for Manufacture of photocells with several lamellar elements in series, arranged transversely to the substrate surface are to create that the disadvantages of the prior art Avoids technology.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Silizium als Halbleiter verwendet wird, wobei der Winkel (α) betragsmäßig zwischen 10° und 80° liegt, daß die Silizium-Schicht während dem Aufdampfen mit Metallatomen versetzt wird, daß die Metallatome durch einen Formierungs- oder Transportprozeß - mittels eines Temperatur- und/oder elektrischen Feldgradienten parallel zur Substratoberfläche - in Einzellamellen der amorphen oder mikrokristallinen Silizium-Schicht derart eingebaut bzw. verteilt werden, daß sich regelmäßig wiederholende Metallatom-Konzentrationsprofile, besonders in Grenzschichten der Einzellamellen ausbilden, und daß zwei Elektroden parallel zur Längsrichtung der Einzellamellen auf der amorphen oder mikrokristallinen Silizium-Schicht, insbesondere durch Aufdampfen, aufgebracht werden, so daß die Stromrichtung senkrecht zur Längsrichtung der Lamellen verläuft.This object is achieved according to the invention in a method of the type described in the introduction in that silicon is used as the semiconductor, the angle ( α ) being between 10 ° and 80 ° in magnitude, in that the silicon layer is mixed with metal atoms during the vapor deposition that the metal atoms are inserted or distributed in a single lamella of the amorphous or microcrystalline silicon layer by means of a formation or transport process - by means of a temperature and / or electrical field gradient parallel to the substrate surface, in such a way that regularly repeating metal atom concentration profiles, especially in boundary layers of the Form individual fins, and that two electrodes are applied parallel to the longitudinal direction of the individual fins on the amorphous or microcrystalline silicon layer, in particular by vapor deposition, so that the current direction is perpendicular to the longitudinal direction of the fins.

Durch den Aufbau dieser sogenannten transversalen Konfiguration ist es möglich, eine große Anzahl von Photoelementen in einer Photozelle zu integrieren, d. h. eine Multi-Lamellenstruktur aufzubauen, ohne daß sich die einzelnen Photoelemente gegenseitig abschatten, so daß jedes Photoelement gleichermaßen zur erzielten Photospannung beitragen kann. Die Ebenen der Lamellen müssen dabei nicht notwendigerweise senkrecht auf der Substratoberfläche stehen.By building this so-called transverse configuration it is possible to use a large number of photo elements to integrate in a photocell, d. H. a multi-slat structure to build up without the individual photo elements shade each other so that each photoelement can equally contribute to the photo tension achieved. The levels of the slats do not necessarily have to be stand perpendicular to the substrate surface.

Besonders vorteilhaft ist es, das Silizium kontinuierlich aufzudampfen. Vorzugsweise wird das Substrat so angeordnet, daß die Normale der Substratoberfläche einen Winkel zur Aufdampfrichtung bildet, der zwischen 15° und 45° liegt. Dabei bilden sich die Einzellamellen mit ihrer Längsrichtung parallel zur Drehachse des Substrats aus.It is particularly advantageous to use the silicon continuously evaporate. The substrate is preferably arranged in such a way that the normal of the substrate surface is at an angle to the direction of deposition forms, which is between 15 ° and 45 °. Here the individual lamellae form with their longitudinal direction parallel to the axis of rotation of the substrate.

Vorteilhaft ist es, im Substrat durch Walzen und/oder Ziehen eine Vorzugsrichtung zu erzeugen, die die Bildung der Lamellenstruktur im amorphen oder mikrokristallinen Silizium begünstigt. Günstig ist es, Glas als Substrat zu verwenden, beispielsweise Corning Glas des Typs 7059. It is advantageous to roll and / or pull the substrate to generate a preferred direction that the formation of the Lamellar structure in amorphous or microcrystalline Silicon favors. It is favorable to use glass as a substrate use, for example Corning glass of type 7059.  

Besonders vorteilhaft ist es, die Silizium-Schicht mit einer Aufdampfgeschwindigkeit kleiner als 10 nm/s bei einem Hintergrunddruck von weniger als 1 Pa auf das Substrat aufzubringen.It is particularly advantageous to use the silicon layer an evaporation rate less than 10 nm / s at a background pressure of less than 1 Pa on the substrate to apply.

Es ist möglich, bei der Dotierung des Siliziums die Metallatome so einzubauen, daß ein Metallatomkonzentrationsprofil quer zu den Ebenen der Einzellamellen aufgebaut wird.It is possible to dope the silicon with the metal atoms to be installed so that a metal atom concentration profile built up across the levels of the individual lamellas becomes.

Günstig ist es, wenn die Metallatome beim Aufdampfen des Siliziums vor dem Substrat in der Gasphase isotrop verteilt vorliegen.It is favorable if the metal atoms are evaporated on the Silicon isotropically distributed in front of the substrate in the gas phase are available.

Vorzugsweise kann das Fremdmaterial aus Metallatomen und aus Elementen der 6. Hauptgruppe des Periodensystems bestehen, insbesondere aus Silber und Sauerstoff.Preferably, the foreign material made of metal atoms and consist of elements of the 6th main group of the periodic table, especially from silver and oxygen.

Besonders im Fall von Metallatomen als Fremdmaterial eignet sich eine Cr-Ni-Legierung zum Einbinden desselben, wobei dann das Fremdmaterial während des Aufdampfens des Siliziums aus der Legierung an die Gasphase abgegeben wird. Günstig ist es hierbei, die Cr-Ni-Legierung auf etwa 1100 K aufzuheizen.Especially in the case of metal atoms as foreign material a Cr-Ni alloy is suitable for binding it, then the foreign material during the vapor deposition of the silicon from the alloy to the gas phase becomes. It is favorable here to apply the Cr-Ni alloy to heat up about 1100 K.

Wird Silber als Fremdmaterial verwendet, kann es aus einem Silberdraht verdampft werden, wobei sich dafür das elektrische Heizen des Silberdrahts auf eine Temperatur von etwa 910 K empfiehlt.If silver is used as a foreign material, it can be made from a Silver wire are evaporated, whereby the electrical Heating the silver wire to a temperature of about 910 K recommends.

Vorzugsweise beträgt der Sauerstoffpartialdruck vor dem Substrat etwa 0,1 mPa.The oxygen partial pressure is preferably before Substrate about 0.1 mPa.

Zweckmäßig ist es ebenfalls, beim Aufdampfen des Siliziums vor dem Substrat isotrop verteiltes Fremdmaterial anzubieten und anschließend einen Transportprozeß parallel zur Substratoberfläche und quer zu den Einzellamellen zur Erzeugung von regelmäßig wiederkehrenden Fremdstoffkonzentrationsprofilen durchzuführen. Der Transportprozeß wird günstig durch einen Temperaturgradienten bewirkt. Bevorzugt wird der Transportprozeß auch durch ein elektrisches Feld hervorgerufen. Bei beiden Verfahren ist es vorteilhaft, den Prozeß auf einem erhöhten Temperaturniveau durchzuführen. Als besonders günstig hat sich dabei eine Temperatur von 470 bis 510 K erwiesen.It is also expedient when the silicon is evaporated Offer isotropically distributed foreign material in front of the substrate  and then a transport process parallel to the substrate surface and across the individual lamellas to produce recurring foreign substance concentration profiles perform. The transportation process is favored by one Temperature gradients causes. The transport process is preferred also caused by an electric field. At Both methods, it is advantageous to increase the process  Temperature level. As particularly cheap has a temperature of 470 to 510 K. proven.

Da mit den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Photozellen teilweise sehr hohe Spannungen erzielt werden können, ist es vorteilhaft, die Photozelle mit einer transparenten, isolierenden Schicht, beispielsweise aus SiO₂ oder TiO₂, gegen Oberflächen-Überschläge zu schützen.As with those produced by the method according to the invention Photocells sometimes have very high voltages it is advantageous to use the photocell with a transparent, insulating layer, for example made of SiO₂ or TiO₂, against surface flashovers to protect.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Photozellen mit mehreren Elementen in Serie aus Silizium auf einem Substrat erhalten, die eine amorphe oder mikrokristalline Silizium-Schicht mit einer transversal - jedoch nicht unbedingt senkrecht - zur Substratoberfläche verlaufenden Lamellenstruktur umfassen, deren Einzellamellen an ihren Grenzschichten Berührungskontakt miteinander haben und ein Fremdstoffkonzentrationsprofil in Querrichtung aufweisen, und bei denen Elektroden parallel zur Längsrichtung der Einzellamellen angeordnet sind. Die Einzellamellen sind dabei durch einen Halbleiter-Effekt, z. B. eine sogenannte tunnel junction, in Serie geschaltet.According to the method of the invention, photocells with several elements in series made of silicon on one Get substrate that is an amorphous or microcrystalline Silicon layer with a transverse - but not necessarily perpendicular - to the substrate surface Include lamellar structure, the individual lamellae their boundary layers are in touch with each other and a foreign matter concentration profile in the transverse direction have, and in which electrodes parallel to the longitudinal direction the individual lamellae are arranged. The single slats are due to a semiconductor effect, for. B. a so-called tunnel junction, connected in series.

Unter dem Gesichtspunkt der endlichen Lichtabsorption des Silizium-Materials ist es günstig, wenn die amorphe oder mikrokristalline Silizium-Schicht eine Dicke von ca. 1 µm aufweist. From the point of view of finite light absorption of the silicon material, it is favorable if the amorphous or microcrystalline silicon layer approx. 1 µm.  

Vorteilhaft sind ebenfalls Photozellen, bei denen die Einzellamellen der Silizium-Schicht ca. 0,02 µm dick sind. Bei diesen Photozellen, die auf einer Breite von 1 µm ca. 50 einzelne Photoelemente umfassen, können an Elektroden, die günstigerweise in einem Abstand von 1 mm angebracht sind, Photospannungen von über 200 V gemessen werden.Photocells in which the individual lamellae are also advantageous are the silicon layer are approximately 0.02 µm thick. These photocells, which are approx. 1 µm wide 50 individual photo elements can be attached to electrodes, which is conveniently placed at a distance of 1 mm are, photo voltages of over 200 V are measured.

Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Photozelle ist die Silizium-Schicht auf der dem Substrat oder der Substratoberfläche gegenüberliegenden Seite durch eine transparente, isolierende Schicht gegen Oberflächen-Überschläge geschützt. Diese Schicht kann insbesondere aus SiO₂ oder TiO₂ bestehen.In particularly preferred embodiments of the photocell is the silicon layer on the substrate or the Opposite side of the substrate surface by a transparent, insulating layer against surface flashovers protected. This layer can in particular consist of SiO₂ or TiO₂ exist.

Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung und eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. Es zeigt im einzelnenThese and other advantages of the invention are set out below based on the drawing and an embodiment explained in more detail. It shows in detail

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Figure 1 is a schematic representation of a plant for performing the method according to the invention.

Fig. 2 einen nicht maßstäblich vergrößerten Ausschnitt A aus einem Substrat mit einer erfindungsgemäß aufgebrachten Silizium- Schicht mit transversaler Lamellenstruktur von Fig. 1; FIG. 2 shows a detail A, not to scale, of a substrate with an inventive silicon layer with a transverse lamella structure from FIG. 1;

Fig. 3 eine Ansicht einer erfindungsgemäß hergestellten Photozelle und Fig. 3 is a view of a photocell manufactured according to the invention and

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie IV-IV in Fig. 3. Fig. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in Fig. 3.

Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Anordnung wird festes Silizium 1 bei einem Hintergrunddruck unterhalb von 2 mPa durch einen Elektronenstrahl 2 nahezu punktuell aufgeheizt und kontinuierlich verdampft.In the arrangement shown schematically in FIG. 1, solid silicon 1 is heated almost selectively by an electron beam 2 at a background pressure below 2 mPa and continuously evaporated.

In einem Abstand H (beispielsweise H = 0,5 m) von dem festen Silizium 1 ist ein Substrat 3 angeordnet, das durch ein Heizelement 4 durch Strahlungswärme geheizt werden kann.A substrate 3 is arranged at a distance H (for example H = 0.5 m) from the solid silicon 1 and can be heated by a heating element 4 by radiant heat.

Die Normale N der Substratoberfläche 6 bildet mit der Aufdampfrichtung einen Winkel α. Vorteilhaft ist ein Winkel α von 20°.The normal N of the substrate surface 6 forms an angle α with the vapor deposition direction. An angle α of 20 ° is advantageous.

Als Material für das Substrat 3 wird in diesem Beispiel Corning Glas des Typs 7059 verwendet.In this example, Corning glass of type 7059 is used as the material for the substrate 3 .

Bei einer Aufdampfgeschwindigkeit von 100 pm/s bildet sich in ca. 3 Std. eine amorphe Silizium-Schicht 8 mit einer Dicke D = 1 µm, wobei die Silizium-Schicht 8 eine zur Substratoberfläche 6 leicht geneigt verlaufende Multi- Lamellenstruktur aufweist. Die Längsrichtung R der Einzellamellen verläuft parallel zu der Achse, um die das Substrat gegenüber der Aufdampfrichtung gedreht ist. Auf eine Breite von 1 µm (parallel zur Substratoberfläche 6 gemessen) sind etwa 50 Lamellen zu verzeichnen, d. h. die Dicke d der Einzellamelle 10 beträgt etwa 0,02 µm. At a deposition rate of 100 pm / s formed in 3 hrs., An amorphous silicon layer 8 having a thickness D = microns 1, wherein the silicon layer 8 has a slightly inclined to the substrate surface 6 extending multi- lamella structure. The longitudinal direction R of the individual lamellae runs parallel to the axis about which the substrate is rotated with respect to the direction of vapor deposition. About 50 lamellae can be recorded over a width of 1 μm (measured parallel to the substrate surface 6 ), ie the thickness d of the individual lamella 10 is approximately 0.02 μm.

Während dem Aufdampfen der amorphen Silizium-Schicht 8 erfolgt gleichzeitig ein Hinzufügen von Fremdmaterial. In diesem Beispiel wird ein in der Zeichnung nicht dargestellter Silberdraht auf etwa 910 K geheizt, der Partialdruck von Sauerstoff wird bei ungefähr 0,1 mPa gehalten.During the vapor deposition of the amorphous silicon layer 8 , foreign material is added at the same time. In this example, a silver wire, not shown in the drawing, is heated to about 910 K, the partial pressure of oxygen is kept at about 0.1 mPa.

Auf die amorphe oder mikrokristalline Silizium-Schicht 8 werden in an sich bekannter Weise Elektroden 12 aufgedampft und mit Anschlüssen 14 versehen. Dabei ist zu beachten, daß die Elektroden parallel zur Längsrichtung R der Lamellenstruktur angebracht werden, da sonst die Einzellamellen 10 miteinander kurzgeschlossen sind.Electrodes 12 are evaporated onto the amorphous or microcrystalline silicon layer 8 in a manner known per se and provided with connections 14 . It should be noted that the electrodes are attached parallel to the longitudinal direction R of the lamellar structure, since otherwise the individual lamellas 10 are short-circuited to one another.

Im darauffolgenden Transportprozeß, der vorzugsweise im Vakuum bei etwa 2 Pa durchgeführt wird, wird eine inhomogene Verteilung der beim Aufdampfen eingelagerten Fremdstoffe - hier z. B. der Silberatome - in den Einzellamellen 10 erreicht. Durch einen Temperaturgradienten oder ein elektrisches Feld werden die Fremdstoffe quer zu den Einzellamellen und parallel zur Substratoberfläche transportiert, so daß sie sich bevorzugt in den Grenzschichten 11 oder den Kontaktflächen zwischen den Einzellamellen 10 anhäufen. Durch das so gewonnene Fremdstoffkonzentrationsprofil in der Einzellamelle tritt ein photovoltaischer Effekt auf. Der Formierungsprozeß wird vorzugsweise auf einem erhöhten Temperaturniveau von 470 bis 510 K durchgeführt. Sind die Elektroden 12 in einem Abstand von etwa 1 mm auf die Silizium-Schicht 8 aufgebracht, so kann der Transportprozeß durch das Anlegen von einer Gleichspannung von etwa 100 V in etwa 30 Minuten beendet werden. Die Einzellamellen 10 besitzen nun ein gleichartiges Fremdstoffkonzentrationsprofil, wodurch jede Einzellamelle 10 ein Photoelement darstellt. Die Einzellamellen 10 sind durch einen Halbleiter-Effekt, z. B. eine sogenannte tunnel junction, in Reihe geschaltet.In the subsequent transport process, which is preferably carried out in a vacuum at about 2 Pa, an inhomogeneous distribution of the foreign substances stored during vapor deposition - here z. B. the silver atoms - reached in the individual lamellae 10 . The foreign matter is transported transversely to the individual lamellae and parallel to the substrate surface by a temperature gradient or an electric field, so that they preferably accumulate in the boundary layers 11 or the contact areas between the individual lamellae 10 . The resulting foreign matter concentration profile in the individual lamella results in a photovoltaic effect. The forming process is preferably carried out at an elevated temperature level of 470 to 510 K. If the electrodes 12 are applied to the silicon layer 8 at a distance of approximately 1 mm, the transport process can be ended in approximately 30 minutes by applying a direct voltage of approximately 100 V. The individual lamellae 10 now have a similar foreign substance concentration profile, as a result of which each individual lamellae 10 represents a photo element. The individual fins 10 are by a semiconductor effect, for. B. a so-called tunnel junction, connected in series.

Beim Einstrahlen von Licht wird nun in jeder Einzellamelle 10 eine Photospannung erzeugt. Da die Einzellamellen 10 einander nicht abschatten, kann eine sehr hohe Zahl von Einzellamellen 10 zu einer Photozelle zusammengefaßt werden, so daß sehr hohe Photospannungen mit einer Photozelle erzielt werden können, beispielsweise sind bei einem Elektrodenabstand von 1 mm Spannungen von über 200 V möglich.When light is irradiated, a photo voltage is now generated in each individual lamella 10 . Since the individual lamellae 10 do not shade each other, a very large number of individual lamellae 10 can be combined to form a photo cell, so that very high photo voltages can be achieved with a photo cell, for example voltages of over 200 V are possible with an electrode spacing of 1 mm.

Diese hohen Spannungen bringen allerdings das Problem der Oberflächen-Überschläge mit sich, so daß die Zelle an ihrer Oberfläche mit einer transparenten, isolierenden Schicht 16 gegen Oberflächen-Überschläge geschützt werden muß. Dazu eignen sich beispielsweise Schichten 16 aus SiO₂ oder TiO₂, die in an sich bekannter Weise auf die Silizium-Schicht 8 bzw. die Elektroden 12 aufgebracht werden.However, these high voltages pose the problem of surface flashovers, so that the surface of the cell must be protected against surface flashovers with a transparent, insulating layer 16 . For this purpose, for example, layers 16 made of SiO₂ or TiO₂ are suitable, which are applied to the silicon layer 8 or the electrodes 12 in a manner known per se.

Claims (17)

1. Verfahren zur Herstellung von Photozellen mit mehreren lamellenförmigen Elementen in Serie aus einem Halbleitermaterial auf einem Substrat, wobei eine amorphe oder mikrokristalline Halbleiter-Schicht auf eine Substrat- Oberfläche unter einem Winkel (α) größer 0° zwischen der Normalen der Substratoberfläche und der Aufdampfrichtung im Hochvakuum, gegebenenfalls unter Anwesenheit von Elementen der sechsten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, aufgedampft wird, so daß die lamellenförmigen Elemente transversal zur Substratoberfläche verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß Silizium als Halbleiter verwendet wird, wobei der Winkel (α) betragsmäßig zwischen 10° und 80° liegt, daß die Silizium-Schicht (8) während dem Aufdampfen mit Metallatomen versetzt wird, daß die Metallatome durch einen Formierungs- oder Transportprozeß - mittels eines Temperatur- und/oder elektrischen Feldgradienten parallel zur Substratoberfläche - in Einzellamellen (10) der amorphen oder mikrokristallinen Silizium- Schicht (8) derart eingebaut bzw. verteilt werden, daß sich regelmäßig wiederholende Metallatom-Konzentrationsprofile, besonders in Grenzschichten (11) der Einzellamellen (10) ausbilden, und daß zwei Elektroden (12) parallel zur Längsrichtung (R) der Einzellamellen (10) auf der amorphen oder mikrokristallinen Silizium-Schicht (8), insbesondere durch Aufdampfen, aufgebracht werden, so daß die Stromrichtung senkrecht zur Längsrichtung (R) der Lamellen (10) verläuft.1. A method for producing photocells with a plurality of lamellar elements in series from a semiconductor material on a substrate, wherein an amorphous or microcrystalline semiconductor layer on a substrate surface at an angle ( α ) greater than 0 ° between the normal of the substrate surface and the direction of evaporation is evaporated in a high vacuum, optionally in the presence of elements of the sixth main group of the Periodic Table of the Elements, so that the lamellar elements run transversely to the substrate surface, characterized in that silicon is used as the semiconductor, the angle ( α ) between 10 ° and 80 ° is that the silicon layer ( 8 ) is mixed with metal atoms during the vapor deposition, that the metal atoms through a formation or transport process - by means of a temperature and / or electrical field gradient parallel to the substrate surface - in individual lamellae ( 10 ) of the amorphous or microcrystalline NEN silicon layer ( 8 ) are installed or distributed in such a way that regularly repeating metal atom concentration profiles, especially in boundary layers ( 11 ) of the individual lamellae ( 10 ), and that two electrodes ( 12 ) parallel to the longitudinal direction (R) of the individual lamellae ( 10 ) on the amorphous or microcrystalline silicon layer ( 8 ), in particular by vapor deposition, so that the current direction is perpendicular to the longitudinal direction (R) of the fins ( 10 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen kontinuierlich durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that that the evaporation is carried out continuously. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) zwischen 15° und 45° liegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the angle ( α ) is between 15 ° and 45 °. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Material mit einer durch Walzen und/oder Ziehen erzeugten Vorzugsrichtung als Substrat (3) verwendet wird.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a material with a preferred direction generated by rolling and / or drawing is used as the substrate ( 3 ). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Glas als Substrat (3) verwendet wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that glass is used as the substrate ( 3 ). 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (3) während des Aufdampfens des Siliziums beheizt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the substrate ( 3 ) is heated during the vapor deposition of the silicon. 7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe oder mikrokristalline Silizium-Schicht (8) mit einer Aufdampfgeschwindigkeit kleiner als 10 nm/s bei einem Hintergrunddruck von weniger als 1 Pa auf das Substrat (3) aufgebracht wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amorphous or microcrystalline silicon layer ( 8 ) is applied to the substrate ( 3 ) with a vapor deposition rate less than 10 nm / s at a background pressure of less than 1 Pa. 8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallatome beim Aufdampfen des Siliziums vor dem Substrat in der Gasphase isotrop verteilt vorliegen.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal atoms on evaporation of the silicon in front of the substrate in the gas phase are isotropically distributed. 9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallatome Silberatome verwendet werden und Sauerstoff als Element der sechsten Hauptgrupe des Periodensystems der Elemente vorhanden ist.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that silver atoms as metal atoms be used and oxygen as an element of sixth main group of the Periodic Table of the Elements is available. 10. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallatome in einer Cr-Ni-Legierung eingebunden sind und aus der Legierung an die Gasphase abgegeben werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the metal atoms in a Cr-Ni alloy are bound and made of the alloy be released to the gas phase. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Cr-Ni-Legierung beim Aufdampfen des Siliziums auf etwa 1100 K geheizt wird.11. The method according to claim 10, characterized in that the Cr-Ni alloy when the silicon is deposited is heated to about 1100 K. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallatome Silberatome in der Gasphase vorhanden sind, die aus einem Silberdraht verdampft werden. 12. The method according to claims 1 to 9, characterized in that as metal atoms, silver atoms in the gas phase are present, which evaporates from a silver wire will.   13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Silberdraht elektrisch auf eine Temperatur von etwa 910 K geheizt wird.13. The method according to claim 12, characterized in that that the silver wire is electrically at a temperature of about 910 K is heated. 14. Verfahren nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffpartialdruck vor dem Substrat etwa 0,1 mPa beträgt.14. Method according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the oxygen partial pressure before the substrate is about 0.1 mPa. 15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportprozeß auf einem erhöhten Temperaturniveau durchgeführt wird.15. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transport process on an elevated temperature level is carried out. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur während des Transportprozesses 470 bis 510 K beträgt.16. The method according to claim 15, characterized in that the temperature during the transportation process 470 to 510 K. 17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photozelle mit einer transparenten, isolierenden Schicht (16), insbesondere SiO₂ oder TiO₂, gegen Oberflächen-Überschläge geschützt wird.17. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the photocell with a transparent, insulating layer ( 16 ), in particular SiO₂ or TiO₂, is protected against surface flashovers.
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