DE4111184A1 - Elektret mis-il-solarzelle - Google Patents

Elektret mis-il-solarzelle

Info

Publication number
DE4111184A1
DE4111184A1 DE4111184A DE4111184A DE4111184A1 DE 4111184 A1 DE4111184 A1 DE 4111184A1 DE 4111184 A DE4111184 A DE 4111184A DE 4111184 A DE4111184 A DE 4111184A DE 4111184 A1 DE4111184 A1 DE 4111184A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
solar cell
substrate
cover layer
inversion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4111184A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Dipl Ing Guenther
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4111184A priority Critical patent/DE4111184A1/de
Publication of DE4111184A1 publication Critical patent/DE4111184A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/062—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the metal-insulator-semiconductor type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042—PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/048—Encapsulation of modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Inversionsschicht-Solar­ zelle mit einem MIS-Halbleiterkörper der ein Substrat mit Ohmschen Rückkontakt, eine Isolierschicht mit Tunneleigenschaften und ein auf der Isolierschicht angeordnetes Metallgitter enthält und mit einer lichtdurchlässigen Deckschicht, die Ladungen zur Erzeugung einer Inversionsschicht im Substrat speichert.
Es ist bekannt, Solarzellen in MIS-Struktur herzustellen, bei denen p-dotiertes Silizium als Substrat verwendet wird. Auf der Rückseite des Substrats ist ganzflächig ein Metall als ohmscher Kontakt aufgebracht, während auf der Vorderseite der Zelle sich ein Metallkontakt in Gitterstruktur befindet, der durch eine dünne (1 bis 5 nm) SiO2-Schicht vom Substrat getrennt ist. Metallgitter, SiO2-Schicht und Substrat bilden gemeinsam die MIS-Struktur. Über dem Gitter befindet sich noch eine lichtdurchlässige Deckschicht mit Anti-Reflexionseigenschaft, die gleichzeitig die Solarzelle schützt.
Aufgrund positiver Grenzflächenladungen in der Silizium-SiO2-Grenzfläche, die als Folge von Fehlern in der Gitterstruktur des Siliziumsubstrats und der SiO2-Schicht entstehen, wird in der Oberfläche des p-dotierten Substrats eine Inversionsschicht (negativ leitend) mit angrenzender Raumladungszone induziert. Ebenso bildet sich unter dem Metallgitter eine negativ leitende Inversionsschicht mit angrenzender Raumladungszone aus, wenn die Austrittsarbeitsdifferenz zwischen Metallgitter und Substrat entsprechend groß gewählt wird. Die Raumladungszone und das darin bestehende elektrische Feld sind zur Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie in der Solarzelle notwendig.
Einfallende Photonen generieren in dem p-dotierten Substrat Elektronen-Lochpaare, die in diese Raumladungszone diffundieren und dort räumlich getrennt werden. Die Elektronen driften dabei in die n-leitende Inversionsschicht und fließen über die MIS-Kontakte ab. Auf diese Weise wird Sonnenlicht unmittelbar in elektrische Energie umgewandelt.
Es ist ein Nachteil, daß bei derartigen MIS-IL-Solarzellen der Wirkungsgrad relativ rasch degradiert. Dies liegt daran, daß die positiven Grenzflächenladungen durch Wärme und hochenergetische Photonen des Sonnenlichts energetisch aktiviert werden, die positiv geladene Grenzfläche also in diesem Bereich neutralisiert wird. Demzufolge verschwindet die Inversionsschicht und die damit verbundene Raumladungszone an der Oberfläche des Substrats. Gleichzeitig wird die Wandlerfunktion der Solarzelle aufgehoben.
Um der Abnahme der positiven Grenzflächenladungen entgegenzuwirken, sind Solarzellen entwickelt worden, die als Deckschicht Siliziumnitrid (SiN) verwenden. Durch eine zusätzliche Cäsiumdotierung während der Herstellung wurde zwar reine höhere Konzentration an positiven Grenzflächenladungen an der Siliziumdioxid/Siliziumnitrid-Grenzfläche erreicht, aber auch bei diesen Zellen zeigte sich eine noch relativ hohe Degradation. Diese Neutralisation der Grenzflächenladung kann nur durch ein teures optisches Kantenfilter gehemmt werden, in dem hoch energetische Photonen herausgefiltert werden. Doch durch diese Maßnahme wird der Wirkungsgrad der Solarzelle erheblich erniedrigt.
Andere bekannte Solarzellen verwenden als Deckschicht Polymer-Elektrete als Speicher für positive Ladungen, um die Degradation des Wirkungsgrades zu verringern. Hierfür eignen sich die organischen Materialien Polycarbonat, Aclar, Polypropylene, Polyethylen und insbesondere Teflon, da dieses Material die besten Ladungsspeichereigenschaften besitzt. Aber auch bei diesen Zellen mit positiv geladenen Deckschichten zeigte sich, daß der Wirkungsgrad sehr niedrig war und die Grenzflächenladung rasch degradierte. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß der Einsatz von Kunststoffen in der MIS-Zelle technologische Schwierigkeiten bereitet. Darüber hinaus filtern Kunststoffe einen nicht unerheblichen Teil des Sonnenlichtes heraus, was zusätzlich den Wirkungsgrad noch reduziert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Inversionsschicht-Solarzelle mit MIS-Kontakten der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, die mit niedrigen Kosten herzustellen ist, eine hohe Langzeitstabilität sowie einen hohen Wirkungsgrad erzielt.
Die Lösung der Erfindung liegt darin, daß als Deckschicht ein anorganisches Elektretmaterial, insbesondere Siliziumdioxid verwendet wird.
Zweckmäßigerweise ist dazu das Elektretmaterial positiv geladen und das Substrat p-dotiert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Elektretmaterial negative Ladungen enthält und das Substrat n-dotiert ist.
Ebenso kann die Lebensdauer und der Wirkungsgrad der inversionsschicht-Solarzelle erhöht werden, indem die Deckschicht aus organischem Material mit negativen Ladungen besteht und das Substrat n-dotiert ist.
Um die Anti-Reflexionseigenschaften der Deckschicht zu verbessern, ist die Deckschicht mit Riffelungen versehen oder auf der Oberfläche der Deckschicht ist eine dünne Anti-Reflexschicht aufgebracht.
In vorteilhafter Weise ist über der Deckschicht mittels Abstandshalter eine lichtdurchlässige Schutzschicht angeordnet.
Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer Inversionsschicht-Solarzelle erfolgt die Aufladung der SiO2-Deckschicht dadurch, daß das Substrat mit aufgebrachtem Gitter und aufgebrachter Deckschicht getempert und anschließend die Deckschicht im Vakuum durch Elektronenbeschuß positiv aufgeladen wird.
Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Die Figur zeigt einen schematischen Querschnitt einer MIS-IL-Solarzelle 1 auf p-dotiertem Silizium gemäß der Erfindung.
Das Trägermaterial der MIS-IL-Solarzelle 1 ist ein Substrat 2 aus p-dotiertem Silizium. An der Unterseite des Substrats 2 ist ganzflächig ein ohmscher Rückkontakt 3, beispielsweise aus Aluminium, aufgebracht. Den Vorderseitenkontakt der MIS-IL-Solarzelle 1 bildet ein Metallgitter 4, das in Form von parallel zueinander liegenden Kontaktstegen auf dem Substrat 2 ausgebildet ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel besteht das Metallgitter 4 aus Polysilizium. Das Metallgitter 4 ist durch eine dünne Isolierschicht 5 aus SiO2 von dem Substrat 2 getrennt. Die Anordnung bestehend aus den Kontaktstegen 4, der Isolierschicht 5 und dem Substrat 2 bilden zusammen die MIS-Struktur der MIS-IL-Solarzelle 1 (MIS = Metall Insulator Semiconductor; IL = Inversion Layer).
Es spielt dabei keine Rolle, daß die Isolierschicht 5 die Oberfläche des Substrats 2 ganzflächig abdeckt. Es ist ebenso möglich, daß die Isolierschicht 5 lediglich unter den Kontaktstegen 4 aufgebracht ist.
Über das Metallgitter 4 ist erfindungsgemäß eine Deckschicht 6 aus einem anorganischem Elektretmaterial, nämlich Siliziumdioxid, aufgebracht, das sich durch eine besonders gute Elektreteigenschaft auszeichnet. In diesem Elektretmaterial 6 lassen sich über einen langen Zeitraum hinweg positive Ladungen 7 speichern, die dafür sorgen, daß in dem p-dotierten Substrat 2, eine für das Wandlerprinzip der Solarzelle 1 erforderliche negativ leitende Inversionsschicht 10 mit angrenzender Raumladungszone 11 aufrechterhalten wird. Bei einer derartig aufgebauten Solarzelle 1 ist darauf zu achten, daß für das Metallgitter 4 ein Material verwendet wird, dessen Austrittsarbeit ausreicht, um unter dem Metallgitter 4 ebenfalls eine negativ leitende Inversionsschicht 10 aufzubauen.
Darüber hinaus ist es denkbar, die Deckschicht 6 aus anorganischem Elektretmaterial, insbesondere Siliziumdioxid, herzustellen, in das negative Ladungen eingebaut sind. Dabei ist zu bedenken, daß das Substrat 2 n-dotiert sein muß, damit sich an der Substratoberfläche 2 eine positiv leitende Inversionsschicht 10 ausbilden kann. Ferner ist ein geeignetes Material für das Metallgitter 4 zu wählen, dessen Austrittsarbeit ausreicht, unterhalb des Metallgitters 4 die Oberfläche des Substrats 2 zu invertieren.
Unter einem Elektret versteht man ein Dielektrikum, also einen Isolator, in dem quasi permanent elektrische Ladungen kontrolliert von außen eingebracht (Elektretladungen) und darin gespeichert werden. Quasi permanent bezieht sich dabei auf eine Zeitspanne von mehreren Jahren, innerhalb derer Ladungen in einem Elektret gespeichert bleiben. Von diesen Elektretladungen sind die herstellungsbedingten Grenzflächenladungen zwischen einem Isolator und einem Substrat aus Silizium zu unterscheiden. Derartige Ladungen entstehen an der Grenzfläche zwischen dem Isolator und dem Siliziumsubstrat aufgrund von Gitterfehlern an den Oberflächen der Materialien.
Um die Anti-Reflexionseigenschaften der Deckschicht 6 zu verbessern, ist die Oberfläche der Deckschicht 6 mit Riffelungen versehen. Ebenso ist es denkbar, auf der Oberfläche der Deckschicht 6 eine dünne Anti-Reflexschicht aufzubringen, um die Anti-Reflexionseigenschaft der Deckschicht 6 zu erhöhen.
Am Außenumfang der Deckschicht 6 ist ein Abstandshalter 8 vorgesehen, auf dem sich eine lichtdurchlässige Schutzscheibe 9 abstützt, ohne die Deckschicht 6 zu berühren. Die Schutzscheibe 9 soll die MIS-IL-Solarzelle 1 im wesentlichen gegen Schmutz und Regen schützen. Zudem gestattet sie ein leichtes Reinigen der gesamten Zelle und verhindert darüber hinaus, daß Kompensationsladungen auf die SiO2-Deckschicht 6 gelangen können, die einen Teil der darin in gespeicherten Ladungen neutralisieren können.
Die Deckschicht 6 aus SiO2-Elektret ist gezielt mit positiven Ladungen 7 elektrostatisch aufgeladen worden.
Es sind mehrere Methoden zur gezielten Aufladung von Elektreten bekannt, wie z. B. die Korona-Methode, die Flüssigkontakt-Methode und die Elektronenstrahl-Methode.
Eine neue Aufladungsmethode ist entwickelt worden, die es erlaubt eine positive Ladungsschicht 7 in einen vorbestimmten Bereich des SiO2-Elektretmaterials 6 mit einer bestimmten Ladungskonzentration einzubauen. Die Aufladung erfolgt im wesentlichen durch zwei Schritte:
In einem Vorbereitungsschritt werden die Haftstellen für die positiven Ladungen generiert. Dies wird dadurch erreicht, daß das Substrat 2 mit aufgebrachtem Gitter 4 und aufgebrachter Deckschicht 6 bei einer bestimmten Temperatur für eine bestimmte Zeit getempert wird. Für jeden Oxidtyp muß zuvor eine Tabelle bzw. eine Funktion ermittelt werden, aus der dann abgelesen werden kann, bei welcher Temperatur und Zeit ein bestimmter Ladungsschwerpunkt eingestellt werden kann. Unter Ladungsschwerpunkt versteht man dabei den Ort innerhalb des Elektretmaterials, an dem man sich die im wesentlichen doch ungleichmäßig verteilte Ladungsschicht 7 wirkungsmäßig konzentriert vorstellen kann.
In einem zweiten Schritt, dem sog. Aufladungsschritt werden die Haftstellen mit positiven Ladungen aufgefüllt. Der Aufladungsschritt findet im Hochvakuum unter Elektronenbeschuß statt. Dies kann z. B. ein modifiziertes Elektronenmikroskop sein, bei dem die Proben außerhalb des Strahlfokus plaziert werden können. Dadurch wird eine gleichmäßige Bestrahlung erreicht. Die Strahlenenergie und der Strahlstrom werden dabei auf einen festen Wert eingestellt. Um eine positive Aufladung des SiO2-Elektrets zu erreichen, muß die Strahlenenergie so gewählt werden, daß während der Bestrahlung die Sekundärelektronenemission so hoch ist, daß ein einfallendes Elektron mehr als ein Sekundärelektron aus der Probe herausschlägt. Durch eine feste negative Vorspannung der Probe wird verhindert, daß Sekundärelektronen wieder zur Probe zurückkehren.
Der Ladungsschwerpunkt und die Ladungskonzentration der Ladungsschicht 7 innerhalb der Deckschicht 6 aus SiO2-Elek­ tret können mittels eines Meßverfahrens bestehend aus zwei Teilmessungen ermittelt werden, indem jeweils unabhängig voneinander das Oberflächenpotential an der SiO2-Luft-Grenz­ fläche und an der Si-SiO2-Grenzfläche bestimmt wird. Das erste Potential wird mit einem elektrostatischen Voltmeter gemessen, das zweite Potential läßt sich aus der Spannungsverschiebung einer Kennlinie berechnen, bei der die Kapazität in Abhängigkeit von der Spannung aufgetragen ist (CV-Kennlinie). Dazu muß zuvor die SiO2-Oberfläche metallisiert werden, um eine Kapazität zu erzeugen. Aus beiden Potentialen lassen sich jetzt Ladungsschwerpunkt und Ladungskonzentration bestimmen.
Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, positive Ladungen an jeder beliebigen Stelle des SiO2-Elektrets und mit mit einer bestimmten Konzentration einzubauen. Die Ladungskonzentration der Ladungsschicht 7 wird hierfür so gewählt, daß sie kleiner ist als die Durchbruchfeldstärke des Isolationsmaterials. Die Durchbruchfeldstärke bei SiO2 beträgt 6 MV/cm (6·108 V/cm). Dank der sehr hohen Durchbruchfeldstärke von Siliziumdioxid können hohe Ladungskonzentrationen eingestellt werden, so daß an der Oberfläche des Substrats eine langzeitstabile Inversionsschicht 10 aufbaut werden kann.
Der Vorteil, Ladungen 7 in der Deckschicht 6 aus Elektretmaterial in Bereichen einzubauen, die der Grenzfläche entfernt sind, hat mehrere Vorteile. So liegt innerhalb des Elektrets ein im wesentlichen homogener Festkörper vor, der somit in seinen physikalischen Eigenschaften leichter zu beschreiben ist. Ferner ist die Aktivierungsenergie der Ladungen innerhalb des Elektretmaterials höher als an den Oberflächen, wodurch insbesondere die Lebensdauer der Solarzelle erhöht wird, da die elektrische Ladung in diesem Bereich nur unwesentlich durch Kompensationsladungen an der Oberfläche der Deckschicht 6 neutralisiert werden.
Die grundlegende MIS-IL-Solarzellenfunktion besteht darin, daß aufgrund der positiven Aufladung der Deckschicht 6 aus SiO2-Elektret ein elektrostatisches Feld in die Oberfläche des Substrates 2 einwirkt und in die Oberfläche des p-dotierten Substrats 2 eine Inversionsschicht 10 (n-leitende Schicht) mit anschließender Raumladungszone 11 induziert. Inversionsschicht 10 und Raumladungszone 11 sind für die Wandlerfunktion der MIS-IL-Solarzelle notwendige Voraussetzung.
Einfallende Photonen, die die Schutzscheibe 9 und die Deckschicht 6 durchdringen und zwischen den Kontaktstegen 4 in das p-dotierte Substrat 2 einfallen, generieren dort Elektronen-Lochpaare. Aufgrund ihrer Wärmebewegung diffundieren die Elektronen-Lochpaare in die Raumladungszone 11, innerhalb derer das eingebaute elektrische Feld die Elektronenlochpaare trennt. Dabei werden die Löcher in Richtung des Rückkontakts 3 des Substrats 2 getrieben, während die Elektronen, in die eine hohe Leitfähigkeit aufweisende Inversionsschicht 10 gelangen. Über die hauchdünne SiO2-Schicht 5 tunneln die Elektronen dann ungehindert zu den Kontaktstegen des Metallgitters 4 und fließen über die MIS-Kon­ takte ab. Für den Fall, daß das Metallgitter 4 und der Ohmsche Rückkontakt 3 miteinander elektrisch verbunden sind, fließt ein sogenannter Kurzschlußstrom durch die MIS-IL-Solarzelle.
Die Vorzüge, anorganische Elektrete insbesondere Siliziumdioxid als Deckschicht zu verwenden, zeigen sich in folgenden Punkten:
  • - Die Herstellungsmethoden sind hochentwickelt, da anorganische Isolatoren in der Halbleitertechnik und Mikromechanik große Bedeutung besitzen.
  • - Die Kompatibilität zu den anderen Werkstoffen der Solarzelle ist im Gegensatz zu Kunststoffolien gegeben.
  • - Anorganische Elektrete sind optisch für das Lichtspektrum durchlässig, so daß auch hochenergetische Photonen bis ins Substrat der Solarzelle eindringen können.
  • - Die Strukturierbarkeit ist durch die fortgeschrittene Entwicklung von anisotropen Ätztechniken gegeben, wodurch sich gute Anti-Reflexschichten erzeugen lassen.
  • - Die Ladungsspeichereigenschaft für SiO2-Elektrete ist hervorragend. Es können Ladungsmengen eingebaut werden, die etwa zehnmal größer als notwendig wären, um das Substrat 2 zu invertieren.
Um die Lebensdauer und den Wirkungsgrad der MIS-IL-Solar­ zelle zu erhöhen wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, Elektrete aus organischen Materialien, insbesondere Teflon, als Deckschicht 6 der Solarzelle 1 zu verwenden. Dazu wird die Deckschicht 6 negativ aufgeladen und als Substrat n-dotiertes Silizium benutzt. Bisher war es lediglich bekannt, in organisches Material positive Ladungen einzufrieren.
Experimentell konnte jedoch nachgewiesen werden, daß negativ aufgeladene Elektrete gegenüber positiv aufgeladenen Elektreten, wie sie bisher ausschließlich in der Technik Anwendung fanden, langzeitstabiler sind, d. h. das negativ aufgeladene Elektret ein quasi elektrostatisches Feld über einen viel längeren Zeitraum aufrechterhalten kann. Bei einer derartigen Anordnung muß lediglich darauf geachtet werden, daß die Austrittsarbeitsdifferenz zwischen Metallgitter 4 und n-dotiertem Substratmaterial 2 ausreicht, um die Substratoberfläche auch unterhalb der Metallgitterstege 4 zu invertieren, also p-leitend zu machen.
Der Einsatz von negativ geladenen Elektreten, wie beispielsweise Teflon, oder anorganischen Elektreten, wie beispielsweise SiO2, führt durch die stabile Ladungsspeicherung zu einem zuverlässigen, weitgehend temperatur- und strahlungsstabilen Lieferanten für das notwendige elektrische Feld im Substrat der MIS-IL-Solarzellen.
Darüber hinaus ist es möglich, die Kosten durch Verwendung von billigeren und dünneren Substraten (z. B. polykristallines Silizium oder amorphes Silizium) zu senken. Außerdem kann der Wirkungsgrad noch dadurch erhöht werden, daß sich der Bandabstand des halbleitenden Substrates als Funktion der Eindringtiefe des Lichtes verändert.

Claims (8)

1. Inversionsschicht-Solarzelle mit einem MIS-Halbleiterkörper, der ein Substrat (2) mit ohmschen Blickkontakt (3), eine Isolierschicht (5) mit
Tunneleigenschaften und ein auf der Isolierschicht (5) angeordnetes Metallgitter (4) enthält und
mit einer lichtdurchlässigen Deckschicht (6), die Ladungen (7) zur Erzeugung einer Inversionsschicht (10) im Substrat (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (6) ein anorganisches Elektretmaterial, insbesondere Siliziumdioxid (SiO2) ist.
2. Inversionsschicht-Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektretmaterial positive Ladungen enthält und das Substrat (2) p-dotiert ist.
3. Inversionsschicht-Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektretmaterial negative Ladungen enthält und das Substrat (2) n-dotiert ist.
4. Inversionsschicht-Solarzelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (6) aus organischem Material besteht und negative Ladungen enthält, und daß das Substrat (2) n-dotiert ist.
5. Inversionsschicht-Solzarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Deckschicht (6) mit Riffelungen versehen ist, um die Anti-Reflexions­ eigenschaften der Deckschicht (6) zu erhöhen.
6. Inversionsschicht-Solarzelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der Deckschicht (6) eine dünne Anti-Reflexschicht aufgebracht ist, um die Anti-Reflexionseigenschaften der Deckschicht (6) zu erhöhen.
7. Inversionsschicht-Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über der Deckschicht (6) mittels Abstandshalter (8) eine lichtdurchlässige Schutzschicht (9) angeordnet ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Inversionsschicht-Solarzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladung der Deckschicht (6) folgende Schritte umfaßt:
  • a) das Substrat (2) mit aufgebrachtem Gitter (4) und aufgebrachter Deckschicht wird getempert;
  • b) die Deckschicht (6) wird im Vakuum durch Elektronenbeschuß positiv aufgeladen.
DE4111184A 1991-04-06 1991-04-06 Elektret mis-il-solarzelle Withdrawn DE4111184A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4111184A DE4111184A1 (de) 1991-04-06 1991-04-06 Elektret mis-il-solarzelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4111184A DE4111184A1 (de) 1991-04-06 1991-04-06 Elektret mis-il-solarzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4111184A1 true DE4111184A1 (de) 1992-10-08

Family

ID=6428972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4111184A Withdrawn DE4111184A1 (de) 1991-04-06 1991-04-06 Elektret mis-il-solarzelle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4111184A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028009A1 (de) * 1994-04-09 1995-10-19 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Halbleiterelement mit passivierter oberfläche und verfahren zu seiner herstellung
DE19729522C2 (de) * 1997-07-10 2001-11-08 Dirk Koenig Anordnung zum Aufbau einer Solarzelle für polykristalline oder amorphe Halbleiter

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028009A1 (de) * 1994-04-09 1995-10-19 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Halbleiterelement mit passivierter oberfläche und verfahren zu seiner herstellung
DE19729522C2 (de) * 1997-07-10 2001-11-08 Dirk Koenig Anordnung zum Aufbau einer Solarzelle für polykristalline oder amorphe Halbleiter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010017461B4 (de) Solarzelle, Solarzellenherstellungsverfahren und Prüfverfahren
DE3780386T2 (de) Umwandlungsverfahren zur passivierung von kurzschlusswegen in halbleitervorrichtungen und so hergestellte anordnungen.
DE2755500A1 (de) Solarzelle und verfahren zu ihrer herstellung
DE102018216855A1 (de) Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung
EP0400178B1 (de) Halbleiterbauelement mit Passivierungsschicht
EP0334111A1 (de) Verfahren zur integrierten Serienverschaltung von Dickschichtsolarzellen sowie Verwendung dieses Verfahrens bei der Herstellung einer Tandem-Solarzelle
DE2846096A1 (de) Solarzelle aus halbleitermaterial
DE3408317C2 (de) Solarzelle aus amorphem Silicium
DE3003391C2 (de) Strahlungsdetektor mit einem passivierten pn-Halbleiterübergang
DE4111184A1 (de) Elektret mis-il-solarzelle
WO1992020105A2 (de) Halbleiterdetektor
DE10155346C1 (de) Solarzelle sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE2649134A1 (de) Verfahren zur ionenimplantation in halbleitersubstrate
DE2826195C2 (de) Mit Wechselstrom betriebenes Flüssigkristall-Lichtventil
EP3140840B1 (de) Verfahren zur herstellung eines mehrschichtigen elektret-bauteils
DE1935730C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer Festkorperspeicherplatte
DE10057296B4 (de) Solarzellen-Oberfläche
DE1589901C (de) Verfahren zum Verbessern und Stabilisieren der elektrischen Eigenschaften einer Halbleiteranordnung mit einer Isolierschutzschicht
DE102019129349A1 (de) Photovoltaisches Element mit verbesserter Effizienz bei Verschattung, und Verfahren zur Herstellung eines solchen photovoltaischen Elements
WO2006087080A1 (de) Lichtempfindliches bauelement
DE102019105117B4 (de) Absorber für eine photovoltaische Zelle mit erhöhter Leerlaufspannung
DE102011051019B4 (de) Solarzellenherstellungsverfahren
DE1614146B2 (de) Verfahren zum entfernen von unerwuenschten alkaliionen aus einer isolierenden schicht
DE1589901B2 (de) Verfahren zum verbessern und stabilisieren der elektrischen eigenschaften einer halbleiteranordnung mit einer isolier schutzschicht
DE19614011A1 (de) Halbleiterbauelement mit einem geteilten Floating Gate

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee