DE3826721A1 - Festkoerper-solarzelle mit nebenschluss-diodensystem - Google Patents

Festkoerper-solarzelle mit nebenschluss-diodensystem

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Description

Für Systemanwendungen werden Solarzellen im allgemeinen elektrisch in Reihe geschaltet, wobei sie sich gruppenweise zusammenstellen lassen. Wird eine einzelne Solarzelle in der Reihenschaltung beschattet, während die verbleibenden Solarzellen in der Reihenschaltung weiterhin beleuchtet werden, so muß der Photostrom auch durch die beschattete Solarzelle hindurchfließen. In diesem Zusammenhang sei dar­ auf hingewiesen, daß der Ausgangsphotostrom von einer be­ leuchteten Solarzelle in Rückwärtsrichtung fließt, also normalerweise in Sperrichtung der Solarzellendiode für den unbeleuchteten Zustand. Wird ein Strom durch eine beschat­ tete Photozelle getrieben, so kann es zu einem Sperrdurch­ bruch kommen, was häufig zu einer bleibenden Verschlechte­ rung der Eigenschaften der Solarzelle führen kann. Dieses Problem ist besonders akut bei Solarzellen aus Gallium-Ar­ senid. Um diese Zellen zu schützen, ist jeweils eine Neben­ schluß-Diode mit umgekehrter Orientierung zur Solarzellen­ diode parallelgeschaltet. Wird die Solarzelle beschattet, so fließt der Photostrom von den anderen Solarzellen, die mit der beschatteten Solarzelle in Reihe geschaltet sind, durch die Nebenschluß-Diode in deren Vorwärtsrichtung, so daß auf diese Weise die beschattete Solar- bzw. Photozelle geschützt wird. Wird die Solarzelle nicht beschattet, so wird die Nebenschluß-Diode in Rückwärtsrichtung vorgespannt und kann vernachlässigt werden, solange ihr Leckstrom klein ist.
Üblicherweise werden separate Nebenschluß-Dioden zur Lösung des obigen Problems verwendet, wodurch sich das Gewicht und die Kosten eines Solarzellensystems beträchtlich erhöhen.
Ein Artikel "Solar Arrays with Integral Diodes" von R. M. Diamond und E. D. Steele im Buch "Solar Cells", herausgege­ ben von J. F. Faugere und D. A. Nutt; Gorden and Breach Science Publishers, Ltd., 12 Bloomsburg Way, London W. C. 1, England (1971) beschreibt bereits eine Solarzellenanordnung der oben diskutierten Art. Danach sind die Nebenschluß-Dio­ den "integral" mit den Solarzellen verbunden. Die Neben­ schluß-Dioden werden dabei getrennt gefertigt und an der Rückseite der Solarzellen angebracht. Sie müssen jedoch innerhalb der Schaltung separat verdrahtet werden.
Folgende weitere Artikel sind bekannt, die sich allgemein mit der Technologie und den Herstellungsverfahren zur Er­ zeugung von Solarzellen aus Gallium-Arsenid beschäftigen:
  • 1. "Overview of GaAs Solar Cell Production" von Y. C. M. Yeh et al. I. E. C. E. C., April 1984;
  • 2. "Review of Mantech Program For GaAs Solar Cells" von P. A. Iles, Kou-I Chang und W. Pope, abgedruckt in I. E. E. E. Photovoltaic Specialists Conference, 6.-10. Mai 1987, New Orleans, LA;
  • 3. "Heterostructure GaAs/Ge Solar Cells" von R. K. Morris, K. I. Chang et al., abgedruckt in I. E. E. E. Photovoltaic Spe­ cialists Conference, 6.-10. Mai 1987, New Orleans, LA.
Nach den obengenannten Artikeln wird es für wünschenswert gehalten, Nebenschluß-Dioden in Solarzellenfeldern einzu­ setzen, wobei jedoch separate bzw. diskrete Nebenschluß- Dioden die Solarzellenmontage erheblich erschweren. Die Verwendung von "integralen" Dioden erfordert zusätzliche Leitungsverbindungen, wie bereits im Zusammenhang mit dem zuerstgenannten Artikel erwähnt wurde. Auch hierdurch ge­ staltet sich die Montage eines Solarzellenfeldes ausgespro­ chen schwierig.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine monolithische Solarzelle mit Nebenschluß-Diode (bypass diode) zu erzeugen, um die oben beschriebenen Nachteile zu überwinden.
Vorrichtungsseitige Lösungen der gestellten Aufgabe finden sich in den kennzeichnenden Teilen der nebengeordneten Pa­ tentansprüche 1 und 7. Dagegen findet sich eine verfahrens­ seitige Lösung der gestellten Aufgabe im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 10.
In Übereinstimmung mit einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung weist eine großflächige Gallium-Arsenid-So­ larzelle mit einem p-n-Übergangsbereich, der einfallende Strahlung empfängt und mit einem Halbleitermaterial vom p- Typ an der der Strahlung ausgesetzten Fläche der Zelle ei­ nen zusätzlichen kleinen Bereich aus halbleitendem Material vom n-Typ auf einer kleinen isolierten Insel aus p-Typ-Ma­ terial auf, um eine umgekehrt orientierte Nebenschluß-Diode zu bilden. Metallisationstechniken, die üblicherweise zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendet werden, wer­ den zur Verbindung des n-Typ-Nebenschluß-Diodenanschlusses mit dem p-Typ-Solarzellenausgang sowie zur Verbindung des p-Typ-Nebenschluß-Diodenanschlusses mit der n-Typ-Zone der Solarzelle eingesetzt. Bei der Plattenmontage brauchen so­ mit keine zusätzlichen elektrischen Verbindungen mehr her­ gestellt zu weden, da jede der Zellen eine monolithische, geschützte Solarzelle ist.
In Übereinstimmung mit einem breiteren Aspekt der Erfindung enthält eine Solarzelle einen großflächigen p-n-Übergang mit einer ersten halbleitenden Materialschicht einer ersten Polarität, die der einfallenden Strahlung bzw. Sonnenstrah­ lung ausgesetzt ist, und einer zweiten Schicht mit entge­ gengesetzter Leitungspolarität unterhalb der ersten Schicht. Eine kleine Insel dieser ersten Schicht wird da­ durch erzeugt, daß eine Ausnehmung durch die erste Schicht aus halbleitendem Material bis in die zweite Schicht hin­ eingeätzt wird. Auf der Spitze der kleinen Insel wird ein Halbleitermaterial von entgegengesetztem Polaritätstyp zu dem der ersten Schicht zwecks Bildung der Nebenschluß-Diode angeordnet. Niederschlagstechniken zur Bildung von Isola­ tions- und Metallschichten, wie sie zur Herstellung inte­ grierter Schaltungen zum Einsatz kommen, werden dann ver­ wendet, um die äußere Fläche der Nebenschluß-Diode mit dem Solarzellenausgang von der ersten halbleitenden Material­ schicht zu verbinden und um die innere Fläche der Neben­ schluß-Diode aus dem halbleitenden Material mit der einen Polarität mit dem darunterliegenden, halbleitenden Solar­ zellenmaterial von entgegengesetztem Polaritätstyp zu ver­ binden.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Halbleiterschicht, die der Sonne oder einer anderen Strahlungsquelle zugewandt ist, eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die eine äu­ ßere transparente oder durchscheinende, halbleitende Schicht enthalten kann, die Teil der Nebenschluß-Diode ist.
Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend im Zusam­ menhang mit Solarzellen aus Gallium-Arsenid im einzelnen beschrieben. Die einzelnen Zellen weisen beispielsweise ei­ ne Fläche von etwa 2 cm × 4 cm auf. Bei einer derartigen Zelle beträgt die erforderliche Fläche für die Nebenschluß- Diode etwa 1 mm2. Der Verlust an Strahlungsempfangsfläche aufgrund der Nebenschluß-Diode ist minimal, da er im we­ sentlichen kleiner als ein halbes Prozent der aktiven So­ larzellenfläche ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm von in Reihe geschalteten Solarzellen mit zugehörigen Nebenschluß-Dioden,
Fig. 2 eine Solarzelle und eine Nebenschluß-Diodenanord­ nung zur Erläuterung des Grundprinzips der Erfin­ dung, wobei die Solarzelle beleuchtet wird,
Fig. 3 ein der Fig. 2 ähnliches Diagramm, das den Strom­ fluß bei abgeschatteter Solarzelle zeigt,
Fig. 4 bis 9 aufeinanderfolgende Schritte zur Herstellung einer geschützten, monolithischen Solarzelle nach der Erfindung mit Nebenschluß-Diode, und
Fig. 10 eine Solarzelle mit Nebenschluß-Diode, wobei letz­ tere vergrößert dargestellt ist.
Die Fig. 1 zeigt eine konventionelle Solarzellenschaltung mit einer Mehrzahl von Solarzellen 12 und einer Mehrzahl von Nebenschluß-Dioden 14. Das "I"-Symbol 16 gibt die Rich­ tung des Photostromflusses von den Solarzellen 12 an, so daß der Ausgangsanschluß 18 positiv und der Ausgangsan­ schluß 20 negativ sind. Werden die Solarzellen 12 durch die Sonne oder eine andere geeignete Energiestrahlungsquelle bestrahlt, so sind die Dioden 14 in Sperr- bzw. Rückwärts­ richtung vorgespannt und praktisch in der Schaltung nicht vorhanden. Wird jedoch eine der Solarzellen abgeschattet, so erfolgt ein Stromfluß weiterhin über die zugeordnete Ne­ benschluß-Diode 14, wodurch verhindert wird, daß die Solar­ zelle durch einen hohen Rück- bzw. Sperrstrom beschädigt wird. In einigen Fällen läßt sich durch einen System­ designer vorhersagen, welche Solarzellen von Zeit zu Zeit wahrscheinlich abgeschattet werden. Diese bestimmten Solar­ zellen können dann mit Nebenschluß-Dioden versehen werden, während es bei den anderen Solarzellen der Solarzellenreihe nicht erforderlich ist, diese mit jeweils parallel zu ihnen liegenden Nebenschluß-Dioden zu verbinden.
Die Fig. 2 zeigt eine Solarzelle zur Erläuterung des Prin­ zips der vorliegenden Erfindung, wobei der Stromflußweg eingezeichnet ist, wenn die Solarzelle beleuchtet bzw. be­ strahlt wird. Genauer gesagt enthält die Solarzelle 26 nach Fig. 2 Stromerzeugungsflächen, die durch die Solarzellen­ dioden 28 und 30 angegeben sind, und eine Nebenschluß-Dio­ de, die das Bezugszeichen 32 trägt und die an der Spitze eines Abschnitts der Solarzelle liegt, die durch die Diode 34 markiert ist. Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Struktur wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 4 bis 9 näher beschrieben, die jeweils stark vergrößerte Darstel­ lungen sind.
Wird gemäß Fig. 2 die Solarzelle 26 beleuchtet, so wird Strom in den Solarzellen 28 und 30 erzeugt, welcher entlang der gestrichelt eingezeichneten Linien 36 vom Anschluß 38 zum Anschluß 40 fließt. Die Spannung am Anschluß 40 ist ne­ gativ bezüglich derjenigen am Anschluß 38.
Die Fig. 3 zeigt den Stromfluß durch dieselbe geschützte Solarzelle gemäß Fig. 2, jedoch bei abgeschatteter Solar­ zelle 26. Genauer gesagt wird bei Abschattung der Solarzel­ le kein Strom durch den Hauptteil der Solarzelle erzeugt, der mit den Bezugszeichen 28 und 30 versehen ist. Der durch die gestrichelt eingezeichnete Linie 42 markierte Strom fließt vielmehr durch die anderen Solarzellen 26, die noch in der Reihe von Solarzellen vorhanden sind (vgl. Fig. 1). Ist keine Bypass- bzw. Nebenschluß-Diode 32 vorhanden, so wird die mit den Bezugszeichen 28 und 30 bezeichnete Solar­ zelle in Rückwärts- bzw. Sperrichtung vorgespannt, so daß ein Sperrstrom bzw. eine Sperrspannung, die an die Solar­ zelle gelangen, einen Sperrdurchbruch bewirken könnten. Das Potential könnte dabei so sein, daß die Zelle dauernd be­ schädigt bleibt. Ist jedoch eine Nebenschluß-Diode 32 vor­ handen, so fließt der Strom entlang eines Stromwegs, der durch die gestrichelt eingezeichnete Linie 42 markiert ist. In diesem Fall wird die abgeschattete Solarzelle 26 nicht beschädigt.
Es werden nunmehr anhand der Fig. 4 bis 9 die einzelnen Schritte zur Herstellung einer Solarzelle mit monolithi­ scher Nebenschluß-Diode im einzelnen erläutert.
Techniken zur Herstellung von Gallium-Arsenid-Solarzellen sind an sich bekannt, z. b. auch aus den zuvor erwähnten Artikeln. Entsprechend der Fig. 4 kann die untere Fläche 52 der Solarzelle ein leitendes bzw. leitfähiges Material sein, z. B. Silber. Das Substrat 54 kann z. B. n-Typ-Gal­ lium-Arsenid sein, wobei die Dicke des Substrats 54 in Fig. 4 verkleinert dargestellt ist. Die Gesamtdicke der Solar­ zelle wird im wesentlichen durch die Dicke des Substrats 54 bestimmt. Die zusätzlich in Fig. 4 dargestellten Schichten werden durch epitaktisches Aufwachsen erzeugt, und zwar un­ ter Heranziehung allgemein bekannter Techniken, wie z. B. der MO-CVD-Technik (metal organic chemical vapor deposition technique), die ebenfalls in den oben zitierten Artikeln im Detail beschrieben ist. Die Schicht 56 besteht aus Gallium-­ Arsenid vom n-Typ, während die Grenzfläche zwischen der Schicht 56 und einer Schicht 58 aus Gallium-Arsenid vom p- Typ den Übergang bildet, an dem der Strom erzeugt wird, wenn Licht oder andere geeignete Strahlung auf die obere Fläche der Solarzelle auftrifft und in die Solarzelle ein­ dringt. Dieser p-n-Übergang ist in Fig. 4 mit dem Bezugs­ zeichen 60 versehen.
Die Gallium-Arsenid-Schicht 62 vom p-Typ, die einen wesent­ lichen Anteil an Aluminium enthält, bildet eine Aluminium- Gallium-Arsenid-Schicht vom p-Typ, die transparent ist und die dazu dient, die Ableitung von Ladungsträgern oder Strö­ men zu verhindern, die im Bereich des p-n-Übergangs 60 er­ zeugt werden. Die zusätzliche Schicht 64 aus Gallium-Arse­ nid vom n-Typ wird als nächste epitaktische Schicht gebil­ det und ist neu, da sie normalerweise in Solarzellen nicht vorhanden ist. Wie noch im einzelnen beschrieben wird, wird das Material im kleinen Teil der Schicht 64 zur Bildung der monolithischen Nebenschluß-Diode verwendet.
Um eine Vorstellung über die Abmessungen und Dicken der Be­ standteile der Solarzelle zu vermitteln, sei darauf hinge­ wiesen, daß die Dicke der gesamten Solarzelle etwa im Be­ reich von 0,3 mm liegt. Die Schicht 56 weist etwa eine Dicke von 0,0005 cm auf. Die Schicht 58 aus dem Halbleiter­ material vom p-Typ weist eine Dicke in der Größenordnung von 0,00005 cm auf. Die Schicht 62 ist etwa 0,00001 cm dick, während die oberste Schicht 64, die zur Herstellung der Nebenschluß-Diode dient, ungefähr 0,00002 cm dick ist.
Die Fig. 5 zeigt einen Zustand, bei dem durch die konven­ tionelle Resistbedeckung und durch einen geeigneten Ätzvor­ gang der meiste Teil der obersten Schicht 64 entfernt wor­ den ist, so daß nur noch ein kleiner Bereich in Fig. 5 übrig bleibt, der mit dem Bezugszeichen 64′ versehen ist.
Die Fig. 6 zeigt einen sogenannten Mesa-Ätzschritt zur Fortätzung der Bereiche 72 und 74, so daß nur noch Inseln übrig bleiben, die etwa eine Größe von 1 mm2 aufweisen. Diese Inseln enthalten die verbleibenden Teile der Schich­ ten, die mit 64′, 62′ und 58′ bezeichnet sind. Diese Teile sind somit aus den entsprechenden Schichten 64, 62 und 58 in Fig. 4 gebildet worden.
Gemäß Fig. 7 sind zusätzlich zwei metallische Kontaktkissen 76 und 78 vorhanden, die in einem der Schritte hergestellt werden, um einen monolithischen Grundkörper mit Solarzelle und Nebenschluß-Diode zu erhalten. Das metallische Kontakt­ kissen 76 liegt dabei auf der oberen Fläche der Restschicht 64′ während das metallische Kontaktkissen 78 am Boden der Ausnehmung 74 auf der Schicht 56 ruht.
Gemäß Fig. 8 ist eine weitere dielektrische oder Isola­ tionsschicht 82 vorhanden, die z. B. aus Siliciumnitrid be­ stehen kann.
Die Schicht 82 hat einerseits Kontakt mit dem metallischen Kontaktkissen 76 und erstreckt sich andererseits über den Wandbereich der Ausnehmung 72.
Die Fig. 9 zeigt schließlich den Endzustand der Solarzelle, bei der der Anschluß 76 der Nebenschluß-Diode über einen metallisierten Leitungsweg 84, der auf dem gesamten Isola­ tionsmaterial 82 liegt, mit einem der Ausgangsleiter 86 der Solarzelle verbunden ist. Ein anderer der Ausgangsleiter 86′ der Solarzelle befindet sich an der rechten Seite in Fig. 9. Zusätzlich verbindet der metallisierte Leiter 88 das Anschlußkissen 78 mit den p-Typ-Materialien 58′ und 62′, um auf diese Weise die Schaltung für die Nebenschluß- Diode zu vervollständigen.
Es sei noch erwähnt, daß der Boden der Ausnehmung 72 in Fig. 6 innerhalb der Schicht 56 liegen kann. Durch die Schicht 82 wird die Schicht 84 gegenüber den Schichten 56, 58, 58′, 62, 62′ und 64′ isoliert.
Die Fig. 10 zeigt die Gesamtansicht einer Solarzelle 92 nach der Erfindung, deren lange Seite 94 etwa 4 cm beträgt, während ihre schmalere Seite 96 etwa 2 cm lang ist. Ein kleiner Bereich 98, der etwa die Größe von 1 mm × 1 mm auf­ weist, ist in Fig. 10 vergrößert dargestellt und enthält die Nebenschluß-Diode (Bypass-Diode). Viele feine leitfähi­ ge Linien aus leitendem Material 86 erstrecken sich quer zur Solarzelle, wobei die elektrische Verbindung 84 die Diode 98 mit einem der Ausgangsleiter 86 verbinden kann.
Der Strom von allen quer verlaufenden Leitern 86 wird durch einen größeren elektrischen Leiter 100 gesammelt, wobei die Solarzelle über diesen Leiter 100 mit der benachbarten So­ larzelle in der Solarzellenreihe verbunden ist. Dies kann beispielsweise in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Art geschehen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel hinsichtlich des Aufbaus und des Herstellungsverfahrens der Solarzelle beschränkt. Vielmehr können auch andere Verfahren und Strukturen zum Einsatz kommen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So können die Solarzellen auch aus einem anderen Material als Gallium-Arsenid bestehen, um einen monolithischen Kör­ per mit Solarzelle und Nebenschluß-Diode zu schaffen. Fer­ ner lassen sich auch andere Halbleiterverarbeitungsschrit­ te, Maskierschritte, Ätzschritte, Diffusionstechniken und dergleichen verwenden, um monolithische Solarzellen mit Ne­ benschluß-Dioden zu erzeugen, ohne vom Gedanken der Erfin­ dung abzuweichen. Es sei darauf hingewiesen, daß das Sub­ strat 54 gemäß den Fig. 4 bis 9 nicht unbedingt Gallium-Ar­ senid vom n-Typ sein muß, sondern daß zur Bildung der Schicht 54 auch andere Materialien verwendet werden können. Auch kann die Fensterschicht 62 zur Bildung eines transpa­ renten Materials vom p-Typ (p-Leitungstyp) fortgelassen werden. Der Bereich 64′ vom n-Typ wird dann direkt auf der Schicht 58 erzeugt.

Claims (10)

1. Geschütztes Solarzellensystem, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von geschützten monolithischen Solarzellen, die elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind, und von denen jeweils eine folgende Einrichtungen enthält:
  • a) eine Unterlageschicht (56) aus einem Gallium-Arsenid- Halbleitermaterial vom n-Typ,
  • b) eine Schicht (58) aus Gallium-Arsenid-Halbleitermate­ rial vom p-Typ auf der Unterlageschicht (56) vom n-Typ zur Bildung einer Solarzelle mit einem p-n-Übergang (60),
  • c) erste und zweite (86) leitende Ausgangseinrichtungen, die jeweils mit den n-Typ- und p-Typ-Schichten (56, 58) verbunden sind,
  • d) eine Einrichtung zum Isolieren einer kleinen Fläche der p-Typ-Schicht (58) durch eine Ausnehmung bis herunter zur n-Typ-Schicht (56),
  • e) ein n-Typ-Halbleitermaterial (64′) oberhalb der p-Typ- Schicht (58) auf der kleinen Fläche aus p-Typ-Material zwecks Bildung einer Nebenschluß-Diode,
  • f) einen ersten metallischen Leitungsweg (84) zur Verbin­ dung des n-Typ-Materials der Nebenschluß-Diode mit der zweiten leitenden Ausgangseinrichtung (86), und
  • g) einen zweiten metallischen Leitungsweg (88) zur Verbin­ dung des p-Typ-Materials der Nebenschluß-Diode mit der Unterlageschicht (56) aus dem n-Typ-Material.
2. Geschütztes Solarzellensystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Fensterschicht (62) aus p-Typ Aluminium-Gallium-Arsenid auf jeder Schicht (58, 58′) aus p-Typ Gallium-Arsenid liegt, und daß die oberste Halbleiterschicht (64) aus n-Typ-Material auf dem durch Aluminium-Gallium-Arsenid gebildeten p-Typ-Material liegt.
3. Geschütztes Solarzellensystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der Solarzellen ein Substrat (54) aus Gallium-Arsenid vom n-Typ enthält.
4. Geschütztes Solarzellensystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der Solarzellen auf epitak­ tischem Wege gebildet ist.
5. Geschütztes Solarzellensystem nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß jede der Solarzellen eine leiten­ de Schicht (52) aufweist, die unterhalb der Schicht aus Gallium-Arsenid vom n-Typ liegt.
6. Geschütztes Solarzellensystem nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch Siliciumnitrid als Isolationsmaterial in Form einer Schicht (82) auf der Oberfläche einer jeden mo­ nolithischen Zelle zur elektrischen Isolation des ersten metallischen Leitungswegs (84) von den Halbleiterschichten zwischen den Enden dieses Leitungswegs.
7. Geschützte monolithische Solarzelle, gekennzeichnet durch
  • a) eine erste Unterlageschicht (56) aus Halbleitermaterial eines ersten Polaritätstyps,
  • b) eine zweite Schicht (58) aus Halbleitermaterial eines zweiten Polaritätstyps auf der ersten Unterlageschicht (56) zur Bildung einer Solarzelle mit einem p-n-Über­ gang (60),
  • c) erste und zweite leitende Ausgangseinrichtungen, die jeweils mit den ersten und zweiten Halbleiterschichten (56, 58) verbunden sind,
  • d) Mittel zum Isolieren einer kleinen Fläche der zweiten Schicht (58) durch eine Ausnehmung bis herunter zur er­ sten Schicht (56),
  • e) Halbleitermaterial (64′) vom ersten Polaritätstyp ober­ halb der zweiten Schicht (58) auf der kleinen Fläche zur Bildung einer Nebenschluß-Diode,
  • f) einen metallischen Leitungsweg (84) zur Verbindung des Halbleitermaterials vom ersten Polaritätstyp der Neben­ schluß-Diode mit der zweiten Ausgangseinrichtung (86), und
  • g) einen metallischen Leitungsweg (88) zur Verbindung des Halbleitermaterials des zweiten Polaritätstyps der Ne­ benschluß-Diode mit der Unterlageschicht (56).
8. Geschützte monolithische Solarzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Fensterschicht (62) aus transparentem halbleitendem Material vom zweiten Polaritätstyp auf der zweiten Halbleitermaterialschicht (58) angeordnet ist.
9. Geschützte monolithische Solarzelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf epitaktischem Wege her­ gestellt ist.
10. Verfahren zur Herstellung geschützter monolithischer Solarzellen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
  • a) Bildung einer ersten Schicht (56) aus halbleitendem Ma­ terial eines ersten Polaritätstyps,
  • b) Bildung einer zweiten Schicht (58) aus halbleitendem Material eines zweiten Polaritätstyps auf der ersten Schicht (56) zur Erzeugung einer Solarzelle mit einem p-n-Übergang,
  • c) Bildung einer zusätzlichen Schicht (64′) aus halblei­ tendem Material vom ersten Polaritätstyp und auf einer kleinen Fläche der zweiten Schicht (58),
  • d) Isolation und Erzeugung einer Nebenschluß-Diode durch Entfernung eines Teils des Halbleitermaterials der zweiten Schicht (58) zwecks Bildung einer Ausnehmung (72, 74), die sich um die gesamte kleine Fläche herum erstreckt, auf der die zusätzliche Schicht (64′) liegt und die bis zur ersten Schicht (56) herabreicht,
  • e) Bildung einer mit der zweiten Schicht (58) verbundenen, metallischen Ausgangsleitungseinrichtung (86),
  • f) Bildung einer Schicht (82) aus isolierendem Material, die sich von der zusätzlichen Schicht (64′) der Neben­ schluß-Diode über die Oberfläche der Ausnehmung (72) zur metallischen Ausgangsleitungseinrichtung (86) er­ streckt,
  • g) Verbindung der zusätzlichen Schicht (64′) der Neben­ schluß-Diode mit der Ausgangsleitungseinrichtung (86) durch eine metallische Leitungsschicht (84) auf dem isolierenden Material, und
  • h) Verbindung der zweiten Schicht (58) der Nebenschluß- Diode mit der ersten Schicht (56) aus halbleitendem Ma­ terial durch eine metallische Leiterschicht (88).
DE3826721A 1987-08-07 1988-08-05 Festkoerper-solarzelle mit nebenschluss-diodensystem Withdrawn DE3826721A1 (de)

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