DE4230338A1 - Solarzelle aus amorphem silizium und verfahren zur herstellung der solarzelle - Google Patents

Solarzelle aus amorphem silizium und verfahren zur herstellung der solarzelle

Info

Publication number
DE4230338A1
DE4230338A1 DE4230338A DE4230338A DE4230338A1 DE 4230338 A1 DE4230338 A1 DE 4230338A1 DE 4230338 A DE4230338 A DE 4230338A DE 4230338 A DE4230338 A DE 4230338A DE 4230338 A1 DE4230338 A1 DE 4230338A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
amorphous silicon
layer
solar cell
electrode
back electrode
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.)
Granted
Application number
DE4230338A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4230338B4 (de
Inventor
Takayuki Mizumura
Kenji Sawada
Naoki Kojima
Yasuyoshi Kawanishi
Masatoshi Otsuki
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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
Priority claimed from JP3274146A external-priority patent/JP2911272B2/ja
Priority claimed from JP3314729A external-priority patent/JP2911277B2/ja
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Publication of DE4230338A1 publication Critical patent/DE4230338A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4230338B4 publication Critical patent/DE4230338B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related 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
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
    • H01L31/202—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials including only elements of Group IV of the Periodic System
    • 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
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes 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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • 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
    • H01L31/0445—PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • H01L31/046—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate
    • H01L31/0468—PV modules composed of a plurality of thin film solar cells deposited on the same substrate comprising specific means for obtaining partial light transmission through the module, e.g. partially transparent thin film solar modules for windows
    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle aus amorphem Silizium und ein Herstellungsverfahren für eine Solarzelle aus amorphem Silizium, insbesondere ein Herstellungsverfahren für eine durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium oder eine Solarzelle des integrierten Typs aus amorphem Silizium.
Eine Solarzelle aus amorphem Silizium wird dadurch hergestellt, daß dünne Schichten aus einer transparenten Elektrode, aus amorphem Silizium, und eine Rückseitenelektrode auf einem Substrat gebildet werden. Hauptsächlich wird Vakuum-verdampftes Aluminium mit einer Filmdicke von 0,3 bis 1 µm für die Rückseitenelektrode verwendet. Eine Einzelzelle dieses Typs einer Solarzelle weist eine Spannung von lV oder weniger auf. Mehrere Zellen können in Reihe geschaltet werden, um eine vorbestimmte Spannung zu erreichen. Die Solarzelle des integrierten Typs wurde entwickelt, um mehrere Zellen in Reihe zu schalten. Bei einer Solarzelle dieses Typs wird ein Musterverfahren eingesetzt, um ein Muster für die transparente Elektrode, die Schicht aus amorphem Silizium (nachstehend als a-Si-Schicht bezeichnet), und die Rückseitenelektrode auszubilden.
Weiterhin wurde eine Solarzelle des durchlässigen Typs entwickelt, die mit Gräben und Perforationen versehen ist, durch welche ein Teil des einfallenden Lichts hindurch gelangen kann. Das Herstellungsverfahren für die Solarzelle des durchsichtigen Typs umfaßt die Ausbildung dünner Schichten aus einem transparenten Elektrodenfilm, einer Fotoelementenschicht, und einer Metallschicht- Rückseitenelektrode auf einem transparenten Substrat. Daraufhin wird ein Widerstandslack mit einem Muster von Öffnungen auf der metallischen Elektrodenschicht aufgebracht, und Löcher und Gräben werden durch die metallische Elektrodenschicht und dann durch die Fotoelementenschicht hindurchgeätzt. Wenn die Rückseitenelektrode aus der Metallschicht geätzt wird, erfolgt dies bei diesem Verfahren durch "Naßätzung" unter Verwendung einer Ätzlösung. Wenn allerdings die Fotoelementenschicht geätzt wird, so erfolgt dies durch "Trockenätzung", wobei normalerweise eine Plasmaentladung von CF4-Gas verwendet wird.
Allerdings muß bei dem voranstehend beschriebenen Herstellungsverfahren nach der Naßätzung der metallischen Elektrodenschicht eine Trockenätzung der Fotoelementenschicht erfolgen. Daher müssen sehr mühsame Handhabungsvorgänge vorgenommen werden, nämlich das erneute Laden der Substrate aus der Kassette, die für das Naßätzen der metallischen Elektrodenschicht verwendet wurde, in die für das Trockenätzen verwendete Schale. Darüber hinaus ist eine lange Trocknungszeit erforderlich, da auf dem Substrat nach der Naßätzung verbleibende Feuchtigkeit in ausreichendem Maße entfernt werden muß, bevor die Einführung in die Trockenätzvorrichtung erfolgen kann. Schließlich ist die Trockenätzvorrichtung mit zugehörigem Vakuumsystem äußerst kostenaufwendig und weist nur eine begrenzte Durchsatzrate auf.
Die erste Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der voranstehend angegebenen Probleme, und in der Bereitstellung eines kostengünstigen Verfahrens zur Herstellung großer Mengen von Solarzellen aus amorphem Silizium.
Unglücklicherweise kann eine Solarzelle aus amorphem Silizium mit einer Rückseitenelektrode aus Aluminium nicht durch Naßätzung mit einem Muster versehen werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß eine Rückseitenelektrode aus Aluminium durch NaOH oder andere alkalische Lösungen weggeätzt wird, die zur Ätzung der a-Si-Schicht verwendet werden. Diese Schwierigkeit wird dadurch vermieden, daß ein gegen Alkalien widerstandsfähiges Metall als Rückseitenelektrode verwendet wird. Cu (Kupfer) und Ag (Silber) sind gegen Alkalien beständige Metalle. Metalle wie Cu und Ag weisen ein hohes Lichtreflexionsvermögen auf, und reflektieren Licht, welches die a-Si-Schicht durchdringt, um so den Isc (Kurzschlußstrom) und die Pmax (maximale Ausgangsleistung) der Solarzelle zu verbessern. Allerdings besteht bei diesen Metallen die Schwierigkeit, daß sie nicht fest an der a-Si-Schicht anhaften, und daß sie in der Herstellungsumgebung bislang noch nicht in der Praxis eingesetzt wurden.
Die zweite Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines kostengünstigen, wirksamen Verfahrens zur Massenherstellung von Solarzellen aus amorphem Silizium, bei welchem die Rückseitenelektrode fest mit der a-Si-Schicht verbunden ist.
Das Verfahren zur Herstellung von Solarzellen aus amorphem Silizium gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Ausbildung dünner Schichten einer transparenten Elektrode, aus amorphem Silizium, und einer Rückseitenelektrode, in dieser Reihenfolge, auf einem transparenten Substrat. Ein gegen Alkalien beständiges Metall wird für die Rückseitenelektrode verwendet. Die Rückseitenelektrode und die Schicht aus amorphem Silizium wird naßgeätzt, wodurch Löcher und Gräben geöffnet werden, welche diese Schichten durchdringen.
Weiterhin wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß der vorliegenden Erfindung die Rückseitenelektrode an der a-Si-Schicht über eine Befestigungsschicht aus einem dünnen Metallfilm angebracht, die zwischen der a-Si-Schicht und der Rückseitenelektrode ausgebildet wird. Nach Ausbildung der Schicht aus amorphem Silizium, der dünnen Metallfilm- Befestigungsschicht, und der Rückseitenelektrode in aufeinander folgenden Schichten, werden die Rückseitenelektrode, die Befestigungsschicht aus einem dünnen Metallfilm, und die Schicht aus amorphem Silizium naßgeätzt, wodurch Löcher und Gräben zur Verfügung gestellt werden, welche diese Schichten durchdringen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt
Fig. 1 eine Querschnittsansicht mit der Darstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium, die durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform einer durchsichtigen Solarzelle aus amorphem Silizium, welche mit dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung einer Ausführungsform einer Solarzelle des integrierten Typs aus amorphem Silizium, welche durch das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde; und
Fig. 4 eine Querschnittsansicht mit einer Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer durchsichtigen Solarzelle aus amorphem Silizium, welche mit dem Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde.
Da sowohl die Rückseitenelektrode als auch die Schicht aus amorphem Silizium bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Solarzelle aus amorphem Silizium naßgeätzt werden, kann - wie voranstehend erwähnt - die a-Si-Schicht nachfolgend auf das Ätzen der Rückseitenelektrode geätzt werden, ohne daß es erforderlich ist, Feuchtigkeit zu entfernen oder eine Trocknung durchzuführen. Daher kann ein stufenweiser Ätzvorgang durchgeführt werden, was die Herstellung erleichtert. Durch Verwendung eines gegen Alkalien beständigen Metalls für die Rückseitenelektrode wird das Problem gelöst, daß die Rückseitenelektrode weiter geätzt wird, wenn die a-Si-Schicht mit einer alkalischen Lösung geätzt wird.
Weiterhin wird bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren für die Solarzelle aus amorphem Silizium die rückseitige Elektrodenschicht oberhalb der a- Si-Schicht über eine Befestigungsschicht aus einem dünnen Metallfilm ausgebildet. Daher gibt es keine speziellen Verbindungsanforderungen, die für die Rückseitenelektrode in bezug auf die a-Si-Schicht erforderlich sein könnten. Obwohl Metalle, wie beispielsweise Ag und Cu mit hervorragenden Lichtreflexionseigenschaften nicht an der a-Si-Schicht befestigt werden können, können sie daher dennoch als Material für die Rückseitenelektrode eingesetzt werden. Da die Befestigungsschicht aus einem dünnen Metallfilm, welche die Bindung zwischen der Rückseitenelektrode und der a-Si-Schicht zur Verfügung stellt, eine dünne Schicht ist, weist sie daher einen hohen Transparenzgrad auf, und durch eine wirksame Lichtreflexion durch die Rückseitenelektrode werden Isc (Kurzschlußstrom) und Pmax (maximale Ausgangsleistung) verbessert.
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Zeichnungen im einzelnen besprochen.
Beispiel Nr. 1
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, stellt die dort gezeigte durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium ein Laminat aus drei Schichten dar, nämlich einer transparenten Elektrode 2, einer A-Si-Schicht 3 aus amorphem Silizium, und einer Rückseitenelektrode 5, und zwar auf einem transparenten Substrat 1, beispielsweise einer Glasplatte. Diese Solarzelle wird auf die nachstehend angegebene Weise hergestellt.
  • 1) Eine transparente Elektrode 2, beispielsweise Indium- Zinnoxid (ITO) oder SnO2, wird auf der Oberfläche des transparenten Subtrats 1 durch ein Sprühverfahren, chemische Dampfablagerung (CVD), Verdampfen, Ionenplattieren, Sputtern oder ein anderes Filmwachstumsverfahren ausgebildet.
  • 2) Ag-Paste 10 wird auf die transparente Elektrode 2 an vorbestimmten Orten aufgedruckt.
  • 3) Die a-Si-Schicht 3 wird über der gesamten Oberfläche ausgebildet.
  • 4) Über der gesamten Oberfläche der a-Si-Schicht 3 wird die Rückseitenelektrode 5 ausgebildet. Metalle wie beispielsweise Cu, Nickel (Ni), oder eine NiCu- Legierung werden für die Rückseitenelektrode 5 verwendet. Die Dicke des rückseitigen Elektrodenfilms 5 beträgt annähernd 1500 Angström (150 nm).
  • 5) Die Rückseitenelektrode 5 wird mit dem Bereich der Ag-Paste 10 durch Laserschweißen verbunden.
  • 6) Als nächstes wird eine Widerstandslackschicht 8 aufgebracht und mit einem Muster versehen. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, gestattet es die Widerstandslackschicht 8, daß zahlreiche Löcher 6 und Gräben 7 in der Rückseitenelektrode 5 und der a-Si- Schicht 3 ausgebildet werden, um eine durchsichtige Solarzelle herzustellen, welche einen Teil des einfallenden Lichtes durchläßt.
  • 7) FeCl3-Lösung wird verwendet, um eine Naßätzung eines Teils der Rückseitenelektrode 5 durchzuführen.
  • 8) HF · HNO3 wird verwendet, um die Oberfläche der a-Si- Schicht 3 zu behandeln.
  • 9) Eine Alkalilösung, beispielsweise NaOH, wird zur Naßätzung der a-Si-Schicht 3 eingesetzt.
  • 10) Eine nachfolgende Ätzung der Rückseitenelektrode 5 wird mit einer FeCl3-Lösung durchgeführt.
Ein Querschnitt der Durchsichtöffnungen einer Solarzelle aus amorphem Silizium, die mit dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, ist in Fig. 1 gezeigt. Der voranstehend angegebene Verfahrensschritt (8), bei welchem die Oberfläche der a-Si-Schicht 3 mit einer HF·HNO3-Lösung behandelt wird, dient dazu, daß in dem nachfolgenden Schritt (9) eine Ätzung mit der NaOH-Lösung auftritt. Hierbei wird darauf hingewiesen, daß sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der a-Si-Schicht 3 bilden kann, der eine Ätzung mit NaOH verhindert, wenn die Oberfläche der a-Si-Schicht nicht vorher mit HF·HNO3 behandelt wird.
Hierbei könnte man sich überlegen, dieselbe Vorbehandlung mit einer Lösung von HF·HNO3 durchzuführen, um die a-Si- Schicht 3 zu ätzen. Da allerdings die Konzentration der für die Vorbehandlung benutzten Lösung von HF·HNO3 nur einige Prozent beträgt, würde die vollständige Ätzung der a-Si-Schicht 3 mit derselben HF·HNO3 eine lange Ätzzeit erfordern, infolge der geringen Konzentration der Lösung. Wenn andererseits die Ätzung der a-Si-Schicht 3 mit der HF·HNO3 durchgeführt wird, deren Konzentration einige zehn Prozent beträgt, so wird die Ätzzeit zwar verkürzt, jedoch ergibt sich die schädliche Wirkung einer Ätzung des Glassubstrats, in Folge der Verwendung konzentrierter HF·HNO3-Lösung. Daher kann HF·HNO3 nicht zum Ätzen der a- Si-Schicht 3 verwendet werden.
Zwar wird bei dem voranstehend beschriebenen Herstellungsverfahren die Oberfläche der a-Si-Schicht 3 mit HF·HNO3 behandelt, jedoch weisen HF, HBF4 oder andere wässrige Lösungen fluorhaltiger Verbindungen eine ähnliche Wirkung auf.
Als Rückseitenelektrode 5 kann Ag Titan (Ti), oder Chrom (Cr) verwendet werden.
Ausführungsform Nr. 2
Abgesehen von den nachfolgend angegebenen Schritten wird die Solarzelle des durchsichtigen Typs aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform auf dieselbe Weise hergestellt wie die Ausführungsform Nr. 1: (1) anstelle der Verwendung von Cu, Ni, oder einer Ni-Cu-Legierung für die Rückseitenelektrode 5 wird eine dreischichtige Rückseitenelektrode aus Ti/Cu/Ti (Titan/Kupfer/Titan) verwendet; (2) vor dem Verfahrensschritt (7) bei der Ausführungsform Nr. 1 wird die Ti-Oberfläche der Rückseitenelektrode mit HF·HNO3 geätzt; und (3), im Schritt (8) wird die Ti-Schicht zwischen der a-Si-Schicht und der Cu-Schicht mit HF·HNO3 geätzt, während eine Vorbehandlung der Oberfläche der a-Si-Schicht 3 erfolgt.
Die Filmdicken der Schichten aus Ti/Cu/Ti (von unten nach oben) betragen jeweils etwa 30, 1000, bzw. 500 Angström (3, 100, bzw. 50 nm). Die Ti-Schicht mit 30 Angström (3 nm) verbessert die Befestigungsstärke zwischen der Cu- und der a-Si-Schicht. Die Ti-Schicht mit 500 Angström (50 nm) schützt die Cu-Schicht dagegen, korrodiert zu werden, und trägt zur Verbesserung ihrer Lebensdauer bei.
Ausführungsform Nr. 3
Abgesehen von den nachfolgend genannten Schritten wird die durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform auf dieselbe Weise hergestellt wie die Ausführungsform Nr. 1: (1) anstelle der Verwendung von Cu, Ni, oder einer Ni-Cu-Legierung für die Rückseitenelektrode 5 wird eine dreischichtige Rückseitenelektrode aus Ti/Cu/Ni verwendet; und (2), in dem Verfahrensschritt (8) der Ausführungsform Nr. 1 wird die Ti-Schicht zwischen der a-Si-Schicht und der Cu- Schicht mit HF·HNO3 geätzt, während die Oberfläche der a- Si-Schicht 3 vorbehandelt wird.
Die Filmdicken von Ti/Cu/Ni (von unten nach oben) betragen etwa 30, 1000 bzw. 500 Angström (3, 100, bzw. 50 nm).
Ausführungsform Nr. 4
Die durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform wird auf dieselbe Weise hergestellt wie die Ausführungsform Nr. 3, mit folgender Ausnahme: (1) anstelle von Ni werden 500 Angström (50 nm) CuNi in der Rückseitenelektrode verwendet.
Bei den voranstehend angegebenen Ausführungsformen Nr. 2, 3 und 4 wird ebenso wie bei der Ausführungsform Nr. 1 die durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium vollständig mit Naßätzung-Verfahrensschritten hergestellt, und daher läßt sich eine Massenproduktion mit einer kostengünstigen Produktionsvorrichtung erreichen.
Bei den voranstehend geschilderten Herstellungsverfahren für eine durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium werden Löcher und Gräben dadurch zur Verfügung gestellt, daß eine Naßätzung der Rückseitenelektrode und der a-Si- Schicht erfolgt. Bei diesem Herstellungsverfahren sind keine teuren Vakuumsysteme erforderlich, die bei Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik benötigt werden. Verglichen mit dem beim Stand der Technik eingesetzten Trockenätzen, welches die Entfernung von Feuchtigkeit sowie ein Trocknen nach dem Naßätzen erfordert, lassen sich durch reine Naßätzungsverfahren durchsichtige Solarzellen aus amorphem Silizium herstellen, wobei die Kontinuität der Herstellschritte und die Herstellbarkeit verbessert werden.
Ausführungsform Nr. 5
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die dort dargestellte durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium ein Laminataufbau aus dünnen Schichten einer transparenten Elektrode 22, einer Schicht 23 aus amorphem Silizium (a- Si), einer Befestigungs- oder Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm, und einer Rückseitenelektrode 25, auf einem transparenten Substrat 21, beispielsweise einer Glasplatte. Diese Solarzelle wird auf die nachstehend angegebene Weise hergestellt.
  • 1) Eine transparente Elektrode 22, beispielsweise Indium-Zinnoxid (ITO) oder SnO2, wird auf der Oberfläche des transparenten Substrats 21 durch dieselben Schritte ausgebildet, die beim Ausführungsbeispiel Nr. 1 genannt sind.
  • 2) Die a-Si-Schicht 23, die Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm, und die Rückseitenelektrode 25 werden auf der transparenten Elektrode 22 ausgebildet.
  • Die Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm und die Rückseitenelektrode 25 werden durch Sputtern gebildet. Die Haftschicht 24 ist ein Film aus W (Wolfram) oder Cr (Chrom) mit einer Dicke von 12 Angström (1,2 nm). Die Rückseitenelektrode 25 ist eine Cu-Schicht mit 2000 Angström (200 nm). Eine Ti- Schicht 29 mit 2000 Angström (200 nm) ist auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 25 vorgesehen.
  • Diese Ti-Schicht schützt die Rückseitenelektrode 25 aus Cu gegen Korrosion und verbessert ihre Standzeit.
  • 3) Als nächstes wird eine Widerstandslackschicht 28 aufgebracht und auf die erforderliche Weise mit einem Muster versehen. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, gestattet es die Widerstandslackschicht 28, daß zahlreiche Löcher 26 in der Rückseitenelektrode 25, der Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm, und der a-Si-Schicht 23 ausgebildet werden, um eine durchsichtige Solarzelle herzustellen, welche einen Teil des auftreffenden Lichtes durchläßt.
  • 4) HF · HNO3 wird zur Naßätzung und teilweisen Entfernung der Ti-Schicht 29 verwendet.
  • 5) Eine FeCl3-Lösung wird dazu benutzt, eine Naßätzung und teilweise Entfernung der Rückseitenelektrode 25 aus Cu durchzuführen.
  • 6) Eine wäßrige Lösung aus K3Fe(CN)6 und einer NaOH- Lösung wird verwendet, um eine Naßätzung der Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm aus W oder Cr durchzuführen.
  • 7) Eine alkalische Lösung wie z. B. NaOH wird zum Naßätzen der a-Si-Schicht 23 benutzt.
Ergebnisse elektrischer Messungen bei Prototypen von Solarzellen, die mit dem voranstehend angegebenen Verfahren hergestellt wurden, sind in Tabelle 1 gezeigt.
Der Trennungsversuch in Tabelle 1 wurde bei getrennt hergestellten Solarzellen gemessen. Für diese Solarzellen wurde eine transparente Elektrodenschicht auf der transparenten Sübstratoberfläche ausgebildet, und ein Quadratzentimeter einer a-Si-Schicht, einer Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm, und einer Rückseitenelektrode wurden auf der Oberfläche der transparenten Oberfläche ausgebildet. Für diesen Trennungsversuch wurden Solarzellen verwendet, die mit den Verfahrensschritten (1) und (2) vor der Lochätzung hergestellt wurden. Der Grund für die Verwendung von Solarzellen ohne Lochöffnungen für den Trennungsversuch bestand darin, daß praktisch kein Verlust der Haftfestigkeit der Rückseitenelektrode in Folge der Löcher auftritt. Bei dem Trennungsversuch wurde ein Zellophanband an der Oberfläche der Rückseitenelektrode von 1 cm2 befestigt, und dann abgezogen, wobei gemessen wurde, ob sich die Rückseitenelektrode abtrennte oder nicht.
Um zu klären, inwieweit bessere Eigenschaften mit der Ausführungsform von Solarzellen gemäß Ausführungsform Nr. 5 erzielt werden, wurden darüber hinaus zum Zwecke des Vergleichs in dieser Tabelle auch Solarzellen mit einer aufgesputterten Rückseitenelektrode aus Cu auf der a-Si- Schicht hergestellt, wobei keine Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm verwendet wurde. Zum Zwecke des Vergleiches wurden auch Solarzellen hergestellt, die eine Rückseitenelektrode aufwiesen, die auf die a-Si-Schicht durch thermische Verdampfung aus einem W-Schiffchen aufgeschichtet wurde.
Tabelle 1
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, weisen, obwohl Cu als Rückseitenelektrode verwendet wird, Solarzellen aus amorphem Silizium, die gemäß der Ausführungsform Nr. 5 hergestellt wurden, eine deutlich verringerte Abtrennung der Rückseitenelektrode von der a-Si-Schicht auf, und die erhaltenen Isc- und Pmax-Werte waren ähnlich wie bei Vorrichtungen nach den Stand der Technik, ohne eine Haftschicht aus einer dünnen Metallschicht.
Ausführungsform Nr. 6
Die durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform wird auf dieselbe Weise wie die Ausführungsform Nr. 5 hergestellt, mit folgenden Ausnahmen: die Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm aus W oder Cr wurde durch Ti ersetzt, die Dicke der Haftschicht 24 aus dem dünnen Metallfilm betrug 12 bis 300 Angström (1,2 bis 30 nm), und das Ätzen der Haftschicht 24 aus einem dünnen Metallfilm erfolgte durch HF·HNO3. Eigenschaften von Prototypen von Solarzellen, die mit diesem Verfahren hergestellt wurden, sind in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, zeigen Solarzellen, die durch das Verfahren gemäß Ausführungssform Nr. 6 hergestellt wurden, keine Abtrennung der Rückseitenelektrode, und zeigen hervorragende Eigenschaften in bezug auf Isc und Pmax, ähnlich wie Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ohne eine Haftschicht mit einem dünnen Metallfilm.
Ausführungsform Nr. 7
In Fig. 3 ist eine Solarzelle des integrierten Typs gezeigt. Diese Solarzelle wird durch das nachstehend angegebene Verfahren hergestellt:
  • 1) Eine transparente Elektrode 32 wird auf der Oberfläche eines transparenten Glassubstrats 31 mit einem Muster versehen.
  • 2) Ag-Paste 30 wird an vorbestimmten Orten auf die transparente Elektrode 32 aufgedruckt.
  • 3) Eine a-Si-Schicht 33 wird über der gesamten Oberfläche ausgebildet.
  • 4) Eine Rückseitenelektrode 35 wird über eine Haftschicht 34 aus einem dünnen Metallfilm über der gesamten Oberfläche der a-Si-Schicht 33 ausgebildet.
  • Für die Haftschicht 34 aus einem dünnen Metallfilm werden Ti oder W verwendet. Ag wird für die Rückseitenelektrode 35 eingesetzt. Eine Ti-Schicht 39 wird auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 35 ausgebildet.
  • 5) Die Rückseitenelektrode 35 wird mit den Bereichen der Ag-Paste 30 durch Laserschweißen verbunden.
  • 6) Daraufhin wird eine Widerstandslackschicht 38 aus einem thermisch aushärtendem Harz aufgebracht und mit einem vorbestimmten Muster versehen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, dienen die Haftschicht 34 und die a-Si- Schicht 33 zur Ausbildung einer Solarzelle des integrierten Typs.
  • 7) HF·HNO3 wird zur Ätzung der Ti-Schicht 39 verwendet.
  • 8) HNO3 wird dazu verwendet, eine Naßätzung der Rückseitenelektrode 35 aus Ag durchzuführen.
  • 9) Die Haftschicht 34 aus einem dünnen Metallfilm wird naßgeätzt. Eine wässrige Mischung aus K3Fe(CN)6 und einer NaOH-Lösung wird zur Ätzung einer Haftschicht 34 aus einem dünnen Metallfilm aus W verwendet, und HF·HNO3 wird dazu eingesetzt, eine Haftschicht 34 aus einem dünnen Metallfilm aus Ti zu ätzen.
Die Eigenschaften von Solarzellen des integrierten Typs, die durch dieses Verfahren hergestellt wurden, sind in Tabelle 3 gezeigt. In dieser Tabelle wurde der Trennungsversuch auf dieselbe Weise gemessen wie bei der Ausführungsform 5. Insbesondere wurde der Trennungsversuch unter Verwendung speziell hergestellter Solarzellen durchgeführt. Diese Solarzellen wurden so hergestellt, daß 1 cm2 einer a-Si-Schicht, einer Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm, und einer Rückseitenelektrode auf der Oberfläche der transparenten Elektrodenschicht ausgebildet wurde, die an der transparenten Substratoberfläche befestigt ist. Es wurden Solarzellen ohne eingeätzte Gräben verwendet. Weiterhin stellen Voc und Pmax in Tabelle 3 die berechneten einzelligen Äquivalentwerte dar.
Tabelle 3
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, kann durch die Ausführungsform Nr. 7 eine Solarzelle aus amorphem Silizium hergestellt werden, welche eine Rückseitenelektrode aus Ag verwendet, die eine verringerte Abtrennung von der a-Si-Schicht aufweist. Insbesondere weisen Vorrichtungen mit einer Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm aus W bessere Eigenschaften bezüglich der Abtrennung auf als solche mit einer Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm aus Ti. Weiterhin zeigen die mit diesem Verfahren hergestellten Solarzellen auch hervorragende Eigenschaften in bezug auf Isc und Pmax.
Ausführungsform Nr. 8
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie in dieser Figur gezeigt, stellt die durchsichtige Solarzelle aus amorphem Silizium ein Laminat dünner Schichten einer transparenten Elektrode 42, einer a-Si-Schicht 43, einer Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm, und einer Rückseitenelektrode 45 auf einem transparenten Substrat 41, beispielsweise einer Glasplatte, dar. Diese Solarzelle wird auf nachstehend angegebene Weise hergestellt.
  • 1) Eine transparente Elektrode 42 wird auf der Oberfläche eines transparenten Substrats 41 aus Glas mit einem Muster versehen.
  • 2) Ag-Paste 40 wird auf die transparente Elektrode 42 an vorbestimmten Orten aufgedruckt.
  • 3) Eine a-Si-Schicht 43 wird über der gesamten Oberfläche ausgebildet.
  • 4) Eine Rückseitenelektrode 45 wird über eine Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm über der gesamten Oberfläche der a-Si-Schicht 43 ausgebildet. Die Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm ist ein Ti-Film mit einer Dicke von 30 Angström (3 nm). Die Rückseitenelektrode 45 ist eine Cu-Schicht mit 1000 Angström (100 nm). Eine Ti-Schicht 49 mit 500 Angström (50 nm) ist auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 45 vorgesehen.
  • Diese Ti-schicht schützt die Rückseitenelektrode 45 aus Cu gegen Korrosion und trägt zur Erhöhung ihrer Standzeit bei.
  • 5) Die Rückseitenelektrode 45 wird mit den Bereichen der Ag-Paste 40 durch Laserschweißen verbunden.
  • 6) Daraufhin wird eine Widerstandslackschicht 48 aus einem thermischen aushärtenden Harz aufgebracht und mit einem vorbestimmten Muster versehen. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, dient die Widerstandslackschicht 48 dazu, Löcher 46 und Gräben 47 in der Rückseitenelektrode 45, der Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm, und der a-Si-Schicht 43 auszubilden, um eine integrierte, durchsichtige Solarzelle herzustellen.
  • 7) Zum Ätzen der Ti-Schicht 49 wird HF·HNO3 verwendet.
  • 8) FeCl3-Lösung wird zur Naßätzung der Rückseitenelektrode 45 aus Cu eingesetzt.
  • 9) HF·HNO3 wird verwendet, um die Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm aus Ti zu ätzen und die Oberfläche der a-Si-Schicht 43 zu behandeln.
  • 10) Eine alkalische Lösung, beispielsweise NaOH, wird zur Naßätzung der a-Si-Schicht 43 verwendet.
  • 11) FeCl3-Lösung wird zur nachfolgenden Atzung der Rückseitenelektrode 45 aus Cu eingesetzt.
Bis (11) ein Unterschneiden an der Grenzfläche zwischen a- Si und der Rückseitenelektrode auftritt, wird die Rückseitenelektrode 45 durch das Ätzen der a-Si-Schicht 43 freigelegt. Hier nimmt die Folgeätzung den freigelegten Bereich der Rückseitenelektrode 45 auf, und verhindert daher, daß die Rückseitenelektrode 45 die transparente Elektrode 42 berührt und sich mit ihr kurzschließt.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt von Loch- und Grabenbereichen der durch dieses Verfahren erhaltenen Solarzelle aus amorphem Silizium. Der voranstehend genannte Verfahrensschritt (9), bei welchem die Oberfläche der a-Si-Schicht 43 mit der HF·HNO3-Lösung behandelt wird, dient dazu, daß sichergestellt wird, daß in dem nächsten Schritt (10) eine Ätzung mit der NaOH-Lösung erfolgt. Wenn die Oberfläche der a-Si-Schicht nicht mit HF·HNO3 vorbehandelt wird, kann sich ein Oxidfilm auf der Oberfläche der a-Si-Schicht 43 bilden und ein Ätzen mit NaOH verhindern.
Versuch Nr. 1
Nachstehend wird eine Vorbehandlung mit HF·HN03 beschrieben. Die Probenherstellung erfolgte wie nachstehend angegeben.
  • 1) Eine transparente Elektrode wurde auf der Oberfläche eines transparenten Glassubstrats mit einem Muster versehen.
  • 2) Über der gesamten Oberfläche wurde eine a-Si-Schicht ausgebildet. Die Dicke der a-Si-Schicht betrug 3500 Angström (350 nm).
  • 3) Eine Rückseitenelektrode wurde über der gesamten a- Si-Oberfläche aufgeschichtet. Die Rückseitenelektrode bestand aus 1000 Angström (100 nm) Cu.
Mit dem voranstehenden Verfahren wurden zwei unterschiedliche Probensubstrate hergestellt. Nach dem Ätzen der Rückseitenelektrode aus Cu mit einer Lösung von FeCl3 und vor dem Ätzen der a-Si-Schicht mit NaOH-Lösung unter denselben Ätzbedingungen wurde die a-Si-Oberfläche der Probe A mit einer HF·HNO3-Lösung vorbehandelt, wogegen bei der Probe B keine derartige Vorbehandlung erfolgte.
Die Filmdicken der Probe A und B wurden an mehreren Orten gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 angegeben.
Tabelle 4
Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, wurden konsistente Dicken an allen Orten bei der Probe A mit der Vorbehandlung mit HF·HNO3 gemessen, was eine gleichförmige Ätzung der a-Si- Schicht anzeigt. Allerdings ergibt sich bei der Probe B ohne Vorbehandlung eine starke Variation der Dickenmessungen über einen Bereich von 300 bis 2800 Angström (30 bis 280 nm). Hieraus wird geschlossen, daß in dem Falle der Probe B eine ungleichmäßige Ätzung auftritt.
Aus den voranstehenden Ergebnissen wird deutlich, daß die a-Si-Schicht gleichförmig und mit geringer Variation geätzt werden kann, nachdem eine Vorbehandlung der Oberfläche mit HF·HNO3 vorgenommen wurde.
Wie voranstehend erwähnt, könnte man daran denken, dieselbe HF·HNO3-Lösung für die Vorbehandlung zum Ätzen der a-Si-Schicht einzusetzen. Da jedoch die Konzentration der zur Vorbehandlung verwendeten HF·HNO3-Lösung nur einige Prozent beträgt, würde eine vollständige Ätzung der a-Si- Schicht mit derselben HF·HNO3 in Folge der geringen Konzentration der Lösung eine lange Ätzzeit erfordern. Wenn andererseits ein Ätzen einer a-Si-Schicht mit HF·HNO3 erfolgt, das eine Konzentration im Bereich von einigen zehn Prozent aufweist, so wird die Ätzzeit verringert, jedoch tritt der schädliche Effekt der Ätzung des Glassubstrates auf, in Folge der Verwendung einer konzentrierten HF·HNO3-Lösung. Daher kann HF·HNO3 nicht zum Ätzen der a-Si-Schicht verwendet werden.
Zwar wird bei der Ausführungsform Nr. 8 die Oberfläche der a-Si-Schicht mit HF·HNO3 behandelt, jedoch weisen HF, HBF4, oder andere wäßrige Lösungen fluorhaltiger Verbindungen eine ähnliche Wirkung auf.
Ausführungsform Nr. 9
Abgesehen von den nachfolgend angegebenen Schritten wird die Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform auf dieselbe Weise wie die Ausführungsform Nr. 8 hergestellt: im Schritt (4) wird eine Ni-Schicht 49′ mit 500 Angström (50 nm) auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 45 ausgebildet; und im Schritt (11) wird FeCl3-Lösung für eine nachfolgende Ätzung der Rückseitenelektrode 45 aus Cu und der Ni-Schicht 49′ auf ihrer Oberfläche eingesetzt.
Ausführungsform Nr. 1
Abgesehen von den nachstehend angegebenen Schritten wird die Solarzelle aus amorphem Silizium gemäß dieser Ausführungsform auf dieselbe Weise hergestellt wie die Ausführungsform Nr. 8: Im Schritt (4) wird eine NiCu- Schicht 49′′ mit 500 Angström (50 nm) auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 45 ausgebildet; und im Schritt (11) wird eine FeCl3-Lösung zur nachfolgenden Ätzung der Rückseitenelektrode 45 aus Cu und der NiCu-Schicht 49′′ auf ihrer Oberfläche verwendet.
Zwar werden bei der Ausführungsform Nr. 8 drei Schichten ausgebildet, nämlich die Haftschicht 44 aus einem dünnen Metallfilm aus Ti, die Rückseitenelektrode 45 aus Cu, und die Ti-Schicht 49 auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode 45, jedoch bedeutet beim Sputtern die Verwendung gemeinsamer Materialien, daß nur zwei Sputter- Targets, nämlich Ti und Cu, verwendet werden müssen, und daher läßt sich eine kostengünstige Fertigung erreichen.
Bei der Ausführungsform Nr. 9 können, wenn die Folgeätzung der Rückseitenelektrode 45 aus Cu und der NI-Schicht 49′ auf ihrer Oberfläche ausgeführt wird, beide Schichten mit FeCl3-Lösung geätzt werden. Jede Ni-Schicht 49′, die auf überhängende Weise auf der Rückseitenelektrode 45 aus Cu verbleibt, kann daher weggeätzt werden, und hierdurch kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Kurzschlußfehlern in Folge einer Berührung der Ni-Schicht 49′ mit der transparenten Elektrode 42 wesentlich verringert werden.
Bei der Ausführungsform Nr. 10 wird eine NiCu-Schicht 49′′ auf der Oberfläche der Rückseitenelektrode ausgebildet. Wenn ein ferromagnetischer Film durch Sputtern gebildet wird, so ist ein starker Magnet erforderlich, so daß die entsprechende Vorrichtung teuer ist. Darüber hinaus ist der Target-Nutzwirkungsgrad eines ferromagnetischen Targets klein, verglichen mit einem nicht­ ferromagnetischen Target. Zur Ausschaltung dieser Nachteile wurde die nicht-ferromagnetische NiCu-Legierung bei der Ausführungsform Nr. 10 zur Ausbildung des Films verwendet. Da diese NiCu-Legierung ebenfalls durch FeCl3- Lösung weggeätzt wird, kann sie gleichzeitig mit der Rückseitenelektrode 45 unter Verwendung derselben Ätzlösung geätzt werden.
In bezug auf die Korrosionsfestigkeit weist die Zusammensetzung von Ni und Cu in der NiCu-Legierung vorzugsweise einen höheren Prozentsatz von Ni auf, jedoch ergibt bis zur magnetischen Transformation der Legierung jede Zusammensetzung von Ni und Cu bei der Ausführungsform Nr. 10 dieselbe Wirkung.
Bei den Solarzellen aus amorphem Silizium gemäß den Ausführungsformen Nr. 5 bis 10 ist die Rückseitenelektrode der a-Si-Schicht über eine Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm angebracht. Bei diesen Ausführungsformen werden für die Haftschicht aus einem dünnem Film Metalle verwendet, die eine starke Haftfähigkeit sowohl bezüglich der a-Si-Schicht als auch der Rückseitenelektrode aufweisen. Darüber hinaus werden Alkali-beständige Metalle für die Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm und die Rückseitenelektrode verwendet. Ätzlöcher und Ätzgräben werden durch diese a-Si-Schicht, die Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm, und durch das rückseitige Elektrodenlaminat mittels Naßätzung ausgebildet. Daher lassen sich durch diese Verfahren mit dem Einsatz der Naßätzung entweder durchsichtige oder integrierte Solarzellen aus amorphem Silizium wirksam und kostengünstig in hohen Mengen herstellen. Der Grund dafür, daß Ätzlöcher und Ätzgräben wirksam und kostengünstig durch Naßätzung ausgearbeitet werden können, liegt daran, daß Alkali-beständige Metalle für die Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm und die Rückseitenelektrode verwendet werden, wodurch verhindert wird, daß freiliegende Kanten der Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm und der Rückseitenelektrode durch die Ätzlösung für die a-Si-Schicht geätzt werden.
Weiterhin kann in Folge der Vorbehandlung der Oberfläche der a-Si-Schicht unter Verwendung von HF·HNO3 die nachfolgende Ätzung der a-Si-Schicht glatt mit einer NaOH- Lösung durchgeführt werden. Dies eliminiert eine Ungleichförmigkeit der Ätzung von a-Si.
Zusätzlich zu anderen Eigenschaften der durch die voranstehenden Verfahren hergestellten Solarzellen aus amorphem Silizium lassen sich Metalle wie beispielsweise Ag und Cu mit hervorragenden Lichtreflexionseigenschaften fest an der a-Si-Schicht befestigen und als die Rückseitenelektrode verwenden. Weiterhin kann die Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm zwischen der a-Si- Schicht und der Rückseitenelektrode extrem dünn ausgebildet werden, so daß die Lichtabsorption durch diesen Film drastisch verringert wird. Da durch die a-Si- Schicht hindurchdringendes Licht wirksam an der Rückseitenelektrode reflektiert werden kann, wird daher auftreffendes Licht auf die a-Si-Schicht auf äußerst wirksame Weise gerichtet, wodurch die kritischen Solarzellenparameter Isc und Pmax verbessert werden.
Mit anderen Worten werden trotz der Tatsache, daß Solarzellen aus amorphem Silizium mit den voranstehend angegebenen Verfahren in Massen, einfach, wirksam und kostengünstig hergestellt werden können, auch hervorragende elektrische Eigenschaften erzielt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium unter Ausbildung dünner Schichten aus
  • a) einer transparenten Elektrode;
  • b) amorphem Silizium; und
  • c) einer Rückseitenelektrode;
in dieser Reihenfolge auf einem transparenten Substrat; dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) ein Alkali-beständiges Metall für die Rückseitenelektrode verwendet wird; und
  • e) die Rückseitenelektrode und die Schicht aus amorphem Silizium naßgeätzt werden, wobei Löcher und/oder Gräben geöffnet werden, welche diese Schichten durchqueren.
2. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer (Cu), Nickel (Ni), oder eine NiCu-Legierung als die Rückseitenelektrode verwendet wird.
3. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Silber (Ag), Titan (Ti), oder Chrom (Cr) als Rückseitenelektrode verwendet wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung einer Fluorverbindung verwendet wird, um eine Behandlung der Oberfläche der Schicht aus amorphem Silizium nach der Naßätzung der Rückseitenelektrode und vor der Naßätzung der Schicht aus amorphem Silizium durchzuführen.
5. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium unter Ausbildung dünner Schichten aus
  • a) einer transparenten Elektrode;
  • b) amorphem Silizium;
  • c) einer Rückseitenelektrode; auf einem transparenten Substrat; und
  • d) wobei die Rückseitenelektrode und die Schicht aus amorphem Silizium naßgeätzt werden, so daß Löcher und/oder Gräben geöffnet werden, welche diese Schichten durchdringen; dadurch gekennzeichnet, daß
  • e) eine Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm zwischen der Rückseitenelektrode und der Schicht aus amorphem Silizium ausgebildet wird;
  • f) die Rückseitenelektrode an der Schicht aus amorphem Silizium über die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm befestigt wird; und daraufhin
  • g) die Rückseitenelektrode, die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm, und die Schicht aus amorphem Silizium so naßgeätzt werden, daß Löcher und/oder Gräben geöffnet werden, welche diese Schichten durchdringen.
6. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm Wolfram (W) verwendet wird.
7. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm Titan (Ti) verwendet wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm Chrom (Cr) verwendet wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rückseitenelektrode aus Cu mit Ti beschichtet wird.
10. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rückseitenelektrode aus Cu mit Ni beschichtet wird.
11. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Rückseitenelektrode aus Cu mit NiCu beschichtet wird.
12. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung einer Fluorverbindung verwendet wird, um die Oberfläche der Schicht aus amorphem Silizium zu behandeln, nach der Naßätzung der Rückseitenelektrode und der Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm, und vor der Naßätzung der Schicht aus amorphem Silizium.
13. Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle aus amorphem Silizium mit dünnen Schichten aus:
  • a) einer transparenten Elektrode;
  • b) amorphem Silizium;
  • c) einer Rückseitenelektrode; auf einem transparenten Substrat; wobei Löcher und/oder Gräben durch Naßätzung zur Verfügung gestellt werden, die sich durch die Rückseitenelektrode und die Schicht aus amorphem Silizium erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) eine Haftschicht aus einem dünnen Metallfilm in Sandwich-Anordnung zwischen der Rückseitenelektrode und der Schicht aus amorphem Silizium vorgesehen ist;
  • e) die Rückseitenelektrode an der Schicht aus amorphem Silizium über die Haftschicht aus dem dünnen Metallfilm anhaftet; und
  • f) Löcher und/oder Gräben vorgesehen sind, die sich in Folge einer Naßätzung durch die Rückseitenelektrode, die Dünnfilm-Haftschicht, und die Schicht aus amorphem Silizium erstrecken.
DE4230338A 1991-09-10 1992-09-10 Verfahren zur Herstellung von Solarzellen aus amorphem Silizium mittels Naßätzen von Löchern oder Gräben durch Rückseitenelektroden und amorphes Silizium Expired - Fee Related DE4230338B4 (de)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23018391 1991-09-10
JP230183/91 1991-09-10
JP274146/91 1991-10-22
JP3274146A JP2911272B2 (ja) 1991-09-10 1991-10-22 アモルファスシリコン太陽電池とその製造方法
JP314729/91 1991-11-28
JP3314729A JP2911277B2 (ja) 1991-11-28 1991-11-28 アモルファスシリコン太陽電池の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4230338A1 true DE4230338A1 (de) 1993-03-11
DE4230338B4 DE4230338B4 (de) 2008-05-15

Family

ID=27331618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4230338A Expired - Fee Related DE4230338B4 (de) 1991-09-10 1992-09-10 Verfahren zur Herstellung von Solarzellen aus amorphem Silizium mittels Naßätzen von Löchern oder Gräben durch Rückseitenelektroden und amorphes Silizium

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5334259A (de)
DE (1) DE4230338B4 (de)
FR (1) FR2681189B1 (de)
GB (1) GB2260220B (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1638150A2 (de) * 2004-09-15 2006-03-22 SUNWAYS AG Photovoltaics Solarmodul
WO2009118118A1 (de) * 2008-03-22 2009-10-01 Deutsche Cell Gmbh Korrosionsschutzschicht für halbleiter-bauelemente
WO2012092913A1 (de) * 2010-12-01 2012-07-12 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur herstellung eines solarmoduls

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6264405B1 (en) * 1997-04-03 2001-07-24 Valmet Corporation Method and device for drilling holes into the mantle of a cylinder or equivalent of a paper machine
WO2000028513A1 (en) * 1998-11-10 2000-05-18 Citizen Watch Co., Ltd. Electronic device with solar cell
DE10065530A1 (de) * 2000-12-28 2002-07-04 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur Stromerzeugung und zum Abschatten bei Kraftfahrzeugen
US6787693B2 (en) * 2001-12-06 2004-09-07 International Rectifier Corporation Fast turn on/off photovoltaic generator for photovoltaic relay
US7982127B2 (en) 2006-12-29 2011-07-19 Industrial Technology Research Institute Thin film solar cell module of see-through type
GB2446838A (en) * 2007-02-20 2008-08-27 David John Ruchat Photovoltaic device and manufacturing method
US8742558B2 (en) * 2008-05-21 2014-06-03 General Electric Company Component protection for advanced packaging applications
US8298852B2 (en) * 2008-12-29 2012-10-30 Jusung Engineering Co., Ltd. Thin film type solar cell and method for manufacturing the same
KR20100090046A (ko) * 2009-02-05 2010-08-13 엘지디스플레이 주식회사 박막 태양전지 및 그 제조방법
JP5667748B2 (ja) * 2009-03-18 2015-02-12 株式会社東芝 光透過型太陽電池およびその製造方法
WO2010123196A1 (en) * 2009-04-24 2010-10-28 Jusung Engineering Co., Ltd. Thin film type solar cell, and method for manufacturing the same
KR101144066B1 (ko) * 2009-04-24 2012-05-23 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 및 그 제조방법
KR100984700B1 (ko) 2009-06-04 2010-10-01 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
GB2472608B (en) * 2009-08-12 2013-09-04 M Solv Ltd Method and Apparatus for making a solar panel that is partially transparent
CN102064235A (zh) * 2009-11-17 2011-05-18 杜邦太阳能有限公司 用于制作太阳能面板的工艺和由其制作的太阳能面板
US8647910B2 (en) 2010-02-05 2014-02-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Masking pastes and processes for manufacturing a partially transparent thin-film photovoltaic panel
KR101118929B1 (ko) * 2010-09-13 2012-02-27 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지의 제조 장치 및 제조 방법
FR2997226B1 (fr) * 2012-10-23 2016-01-01 Crosslux Procede de fabrication d’un dispositif photovoltaique a couches minces, notamment pour vitrage solaire
CN104425637A (zh) * 2013-08-30 2015-03-18 中国建材国际工程集团有限公司 部分透明的薄层太阳能模块
US11355657B2 (en) * 2015-03-27 2022-06-07 Sunpower Corporation Metallization of solar cells with differentiated p-type and n-type region architectures
CN110061088B (zh) * 2019-04-26 2021-03-23 潮州市亿加光电科技有限公司 一种柔性基底的cigs太阳能薄膜电池及其制备方法
WO2023030703A1 (fr) 2021-08-30 2023-03-09 The Swatch Group Research And Development Ltd Appareil électronique comprenant une cellule solaire et procédé de fabrication de ladite cellule solaire

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8330578D0 (en) * 1983-11-16 1983-12-21 Rca Corp Inter-connected photovoltaic devices
JPS60240170A (ja) * 1984-05-15 1985-11-29 Mitsubishi Electric Corp アモルフアス太陽電池
JPS60253266A (ja) * 1984-05-29 1985-12-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置
US4795500A (en) * 1985-07-02 1989-01-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Photovoltaic device
DE3604917A1 (de) * 1986-02-17 1987-08-27 Messerschmitt Boelkow Blohm Verfahren zur herstellung eines integrierten verbandes in reihe geschalteter duennschicht-solarzellen
JPS63245964A (ja) * 1987-03-31 1988-10-13 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 集積型太陽電池
US4872925A (en) * 1987-10-29 1989-10-10 Glasstech, Inc. Photovoltaic cell fabrication method and panel made thereby
JP2735229B2 (ja) * 1988-08-02 1998-04-02 鐘淵化学工業株式会社 半導体装置の製法
JPH02268469A (ja) * 1989-03-30 1990-11-02 Atlantic Richfield Co <Arco> 薄膜半導体デバイスとそれを製造する方法
JPH02307278A (ja) * 1989-05-23 1990-12-20 Fuji Electric Co Ltd 薄膜太陽電池の製造方法
DE69228079T2 (de) * 1991-02-21 1999-09-16 Angew Solarenergie Ase Gmbh Photovoltaische Vorrichtung und Solarmodul mit teilweiser Durchsichtigkeit, und Herstellungsmethode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1638150A2 (de) * 2004-09-15 2006-03-22 SUNWAYS AG Photovoltaics Solarmodul
EP1638150A3 (de) * 2004-09-15 2011-11-09 SUNWAYS AG Photovoltaics Solarmodul
WO2009118118A1 (de) * 2008-03-22 2009-10-01 Deutsche Cell Gmbh Korrosionsschutzschicht für halbleiter-bauelemente
WO2012092913A1 (de) * 2010-12-01 2012-07-12 Forschungszentrum Jülich GmbH Verfahren zur herstellung eines solarmoduls

Also Published As

Publication number Publication date
GB9218941D0 (en) 1992-10-21
FR2681189B1 (fr) 1995-11-10
US5334259A (en) 1994-08-02
GB2260220A (en) 1993-04-07
GB2260220B (en) 1996-01-03
FR2681189A1 (fr) 1993-03-12
DE4230338B4 (de) 2008-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4230338A1 (de) Solarzelle aus amorphem silizium und verfahren zur herstellung der solarzelle
DE2453035C3 (de) Verfahren zum Aufbringen einer metallischen Schicht in Form eines Musters auf einem mit einer ersten dünnen, metallischen Schicht überzogenen inerten Substrat
DE4333407C1 (de) Solarzelle mit einer Chalkopyritabsorberschicht
DE3528087C2 (de) Substrat für Solarzellen aus amorphem Silicium
DE4415132C2 (de) Verfahren zur formgebenden Bearbeitung von dünnen Wafern und Solarzellen aus kristallinem Silizium
DE3340563C2 (de) Schichtkondensator und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102018202513B4 (de) Verfahren zur Metallisierung eines Bauelements
DE2810054A1 (de) Elektronische schaltungsvorrichtung und verfahren zu deren herstellung
DE3347489C2 (de)
DE112005002629T5 (de) Ultraleichte Photovoltaik-Einrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE2402709B2 (de) Festkoerperbauelement mit einem duennen film aus vanadinoxyd
DE4203114C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Bandträgervorrichtung für Halbleitereinrichtungen
EP3513439A1 (de) Verfahren zur herstellung elektrischer kontakte auf einem bauteil
DE3123697A1 (de) &#34;elektrochromes ganzfestkoerper-anzeigebauelement&#34;
EP0121869B1 (de) Verfahren zum Verhindern von Kurz- oder Nebenschlüssen in einer grossflächigen Dünnschicht-Solarzelle
DE2556038C2 (de) Verfahren zur Herstellung von Feldeffekttransistoren mit Schottky-Gate für sehr hohe Frequenzen
DE102007052971A1 (de) Kontaktierung und Modulverschaltung von Dünnschichtsolarzellen auf polymeren Trägern
DE2620998A1 (de) Verfahren zur herstellung von traegern fuer die verarbeitung von ic-chips
EP2337090A1 (de) Verfahren zur Herstellung von semitransparenten Photovoltaikmodulen und Photovoltaikmodul
DE2922473C2 (de) Elektrochrome Anzeigevorrichtung
DE2754526A1 (de) Verfahren zur herstellung einer fotokathode fuer elektroradiographische und elektrofluoroskopische apparate
DE3435750A1 (de) Verfahren zum erzielen einer konstanten masshaltigkeit von leiterbahnen in integrierten schaltkreisen
EP1116281B1 (de) Verfahren zur strukturierung von transparenten elektrodenschichten
DE1514668C3 (de) Verfahren zum Herstellen von Chrom-Silber-Kontakten auf Halbleiterbauelementen
DE1514668B2 (de) Verfahren zum herstellen von chrom- silber-kontakten auf halbleiterbauelementen

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110401