DE4235376A1 - Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity type - Google Patents
Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity typeInfo
- Publication number
- DE4235376A1 DE4235376A1 DE4235376A DE4235376A DE4235376A1 DE 4235376 A1 DE4235376 A1 DE 4235376A1 DE 4235376 A DE4235376 A DE 4235376A DE 4235376 A DE4235376 A DE 4235376A DE 4235376 A1 DE4235376 A1 DE 4235376A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- crystal powder
- potential barrier
- properties
- solar cell
- crystal
- 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- Withdrawn
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 abstract description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100346656 Drosophila melanogaster strat gene Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004922 lacquer Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000013080 microcrystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- H01L31/1804—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
-
- 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
- Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells
-
- 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
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle aus kristal linem Halbleitermaterial, vorzugsweise aus Silizium.The invention relates to a solar cell made of crystal linem semiconductor material, preferably made of silicon.
Es sind eine ganze Reihe von Solarzellen aus Silizium unter schiedlichster Bauart bekannt.There are quite a number of silicon solar cells underneath various designs known.
Die höchsten Wirkungsgrade einfach aufgebauter Solarzellen (keine Tandemzellen) sind erreichbar, wenn einkristalline Scheiben verwendet werden. Eine ganz wesentliche Einfluß größe für den Wirkungsgrad ist die Ladungsträgerlebensdauer. Diese ist bei einkristallinem Grundmaterial mit den relativ höchsten Werten erzielbar. Ein Nachteil besteht darin, daß die Herstellung von Einkristallen und das nachfolgende Auf trennen in Scheiben sehr kostenaufwendige Arbeitsschritte sind. Um die Kosten zu minimieren, wurden weitere Realisie rungsmöglichkeiten für Solarzellen erforscht. Das führte zum Einsatz von polykristallinem (grob- und feinkristallinem Ma terial) und amorphem Silizium. Damit verbunden ist zwar, daß sich der Wirkungsgrad verringert, aber über die wesentlich niedrigeren Materialkosten kann dieser negativ wirkende Fak tor überkompensiert werden, so daß eine Solarzellenfertigung aus anderem als einkristallinem Material durchaus ökonomisch sein kann.The highest efficiencies of simply constructed solar cells (no tandem cells) are achievable if single crystalline Discs are used. A very significant influence The size of the efficiency is the lifetime of the charge carrier. In the case of single-crystal base material, this is relative to the highest values achievable. A disadvantage is that the production of single crystals and the subsequent opening separate very costly work steps into slices are. In order to minimize costs, further realizations were made research opportunities for solar cells. That led to Use of polycrystalline (coarse and fine crystalline Ma material) and amorphous silicon. It is connected with that the efficiency decreases, but over the essential This negative-looking factor can lower material costs Tor overcompensated, so that a solar cell production made of other than single-crystal material is quite economical can be.
Die Vorteile des Einkristallsiliziums sind auch nur dann er zielbar, wenn die sonstige Herstellungstechnologie auf die weitestgehende Erhaltung der hohen Werte der Ladungsträger lebensdauer ausgerichtet ist, womit auch eine Kostenerhöhung einhergeht. Die Herstellung des pn-Überganges im Inneren des Halbleitermaterials, der für die Trennung der durch das ab sorbierte Licht erzeugten Ladungsträger notwendig ist, er folgt gewöhnlich durch Diffusion, wobei solche Temperaturen zur Anwendung kommen, die ladungsträgerlebensdauerreduzie rende Kristalldefekte entstehen lassen. Praktisch ist eine Defektbildung bei der Diffusion nicht zu vermeiden. Die an gewendeten Temperaturen liegen z. B. bei der Phosphordiffu sion zur Herstellung eines pn-Überganges in p-leitendem Ein kristallmaterial bei ca. 800°C. Zur Erzielung einer hohen Lichtausbeute (Mehrfachreflexionen der einfallenden Licht strahlen) werden Extramaßnahmen vorgesehen, z . B. das aniso trope Anätzen der Oberflächen und damit die Ausbildung von Ätzpyramiden bei {100}-Oberflächen, abgesehen vom Aufbringen von sogenannten Antireflexschichten. Hierfür ist ein gewis ser Aufwand nötig, der nicht unerheblich ist.The advantages of single crystal silicon are only then targetable if the other manufacturing technology on the Maintaining the high values of the load carriers as far as possible lifetime is aligned, which also means an increase in costs goes along. The production of the pn junction inside the Semiconductor material used for the separation of the by the sorbed light generated charge carriers is necessary, he usually follows by diffusion, such temperatures the charge carrier lifespan reduction crystal defects. Practical is one Defect formation during diffusion cannot be avoided. The on turned temperatures are z. B. in phosphorus diffusion sion for producing a pn junction in p-conducting on crystal material at approx. 800 ° C. To achieve a high Luminous efficacy (multiple reflections of the incident light rays) extra measures are provided, e.g. B. the aniso tropical etching of the surfaces and thus the formation of Etching pyramids on {100} surfaces, apart from the application of so-called anti-reflective layers. There is a certainty for this this effort is necessary, which is not insignificant.
In US-PS 43 90 743 wird ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle beschrieben, bei dem die Nachteile einer bekann ten polykristallinen Si-Schicht-Solarzelle überwunden und Herstellungskosten gesenkt werden sollen. Hierzu wird vor geschlagen, als mechanischen Träger der Solarzelle ein nie derohmiges Si-Substrat mittels Pulvermetallurgie herzustel len und auf diesem eine aktive Si-Schicht durch Aufbringen von Si in Pulverform auf diesem Substrat und einer anschlie ßenden Sinter- oder Schmelzbehandlung (bei gleichzeitiger Einwirkung von mechanischem Druck) anzuordnen. Diese aktive Schicht muß durch nachfolgende Verfahrensschritte wie z. B. Diffusion oder Ionenimplantation oder Aufbringen dünner Me tall- oder Halbleiterschichten behandelt werden, um die für eine Solarzelle notwendigen Funktionen zu erzielen.In US-PS 43 90 743 a method for producing a Solar cell described, in which the disadvantages of one th polycrystalline Si layer solar cell overcome and Manufacturing costs are to be reduced. This will be done before struck as a mechanical support of the solar cell a never derohmiges Si substrate using powder metallurgy len and on this an active Si layer by application of Si in powder form on this substrate and one subsequently sintering or melting treatment (with simultaneous Exposure to mechanical pressure). This active Layer must go through subsequent process steps such. B. Diffusion or ion implantation or application of thin Me tall or semiconductor layers are treated to the for to achieve the functions necessary for a solar cell.
Bekannte Verfahren zur Erzeugung dünner, feinkristalliner Halbleiterschichten sind aufwendig und kostspielig, da bis zum Erhalt einer fertigen Solarzelle eine Vielzahl technolo gisch komplizierter Verfahrensschritte notwendig ist. Die Kosten erhöhen sich noch, wenn es sich um eine definierte, unterschiedliche Dotierung nach Leitungstyp und Leitfähig keit mehrerer, sich überlagernder Einzelschichten handelt. Known methods for producing thin, fine crystalline Semiconductor layers are complex and expensive, because up a variety of technolo to obtain a finished solar cell complicated process steps is necessary. The Costs increase if it is a defined, Different doping depending on the type of conductor and conductive of several overlapping individual layers.
Das technische Problem, mit dem sich die Erfindung befaßt, besteht im wesentlichen darin, ein kostengünstiges und tech nologisch einfach handhabbares Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit akzeptablen technischen Parametern an zugeben. Das Verfahren soll auch für die Herstellung von Dünnschichtsolarzellen anwendbar sein.The technical problem with which the invention is concerned essentially consists of an inexpensive and tech Easily manageable manufacturing process a solar cell with acceptable technical parameters admit. The process is also intended for the production of Thin-film solar cells may be applicable.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem für die Herstellung von Solarzellen dadurch gelöst, daß die mindestens zwei Halblei terschichten, die in der Solarzelle die Potentialbarriere bilden, durch Aufbringen von Kristallpulvern und anschlie ßender thermischer Behandlung erzeugt werden. Die Körner der verwendeten Kristallpulver weisen solche Oberflächen eigenschaften auf, daß eine gute Kontaktformierung sowohl zwischen den beiden halbleitenden Schichten als auch zwi schen halbleitender und metallischer Schicht gewährleistet ist. Außerdem besitzt das aufzubringende Kristallpulver die für die Funktion einer Ladungsträger trennenden Schicht not wendigen Eigenschaften.According to the invention, this problem for the production of Solved solar cells in that the at least two half-lead layers that create the potential barrier in the solar cell form, by applying crystal powder and then thermal treatment. The grains the crystal powder used have such surfaces properties on that good contact formation both between the two semiconducting layers as well as between semiconducting and metallic layer guaranteed is. In addition, the crystal powder to be applied has the for the function of a layer separating charge carriers agile properties.
Das Kristallpulver wird z. B. durch Zerkleinern des entspre chenden Einkristalls gewonnen. Da dieses ja bereits spezi fische Eigenschaften hinsichtlich der zukünftigen physika lischen Funktion besitzt, sind technologisch aufwendige und teure Nachbehandlungen nicht notwendig. So weisen die für die Ausbildung der Halbleiterschichten verwendeten Kristall pulver einen unterschiedlichen Leitungstyp auf oder sie be sitzen unterschiedlich breite verbotene Energiebänder oder stellen ein Gemisch aus verschiedenen Kristallpulvern dar, die alle unterschiedlich breite verbotene Energiebänder aufweisen.The crystal powder is e.g. B. by crushing the correspond corresponding single crystal. Since this is already speci fish properties with regard to future physics has technical function, are technologically complex and expensive post-treatment is not necessary. So they point for the formation of the semiconductor layers used crystal powder a different line type or be banned energy bands of different widths or represent a mixture of different crystal powders, the all different widths of prohibited energy bands exhibit.
Die thermische Behandlung der für die die Potentialbarriere bildenden Halbleiterschichten aufgebrachten Kristallpulver kann sowohl gemeinsam in einem Verfahrensschritt erfolgen als auch jeweils nach Aufbringen nur eines Kristallpulvers.The thermal treatment of the for the potential barrier forming semiconductor layers applied crystal powder can be done together in one process step as well as after each application of only one crystal powder.
Vorteilhafte Weiterbildungen für die Herstellung einer So larzelle sehen vor, daß die an die Grundelektrode angren zende Halbleiterschicht als Substrat ausgebildet und hier für ein einkristallines oder polykristallines Material ver wendet wird und daß die Oberfläche des Substrats eben poliert wird oder ein Profil aufweist.Advantageous further developments for the production of a sun Lar cells provide that they adjoin the base electrode zende semiconductor layer formed as a substrate and here ver for a single crystal or polycrystalline material is used and that the surface of the substrate is flat is polished or has a profile.
Durch die definierte Auswahl des Kristallmaterials, insbe sondere grob- bzw. einkristallines, aus dem das Kristallpul ver durch Zerkleinern gewonnen wird, und das auf das Sub strat aufgebracht und bei relativ geringen Temperaturen thermisch behandelt wird, bestehen die mit der Erfindung er zielbaren Vorteile darin, daß die Ladungsträgerlebensdauer werte im Inneren der Körner im wesentlichen erhalten blei ben. Der Herstellungsprozeß eines pn-Übergangs ist relativ einfach, ökonomisch und für eine Massenproduktion geeignet. Weitere Vorteile bestehen in der guten Lichtabsorption durch Mehrfachreflexion der einfallenden Lichtstrahlen und in der relativ einfachen Weise der Erzeugung von Hetero übergängen. Die Vorteile insgesamt, insbesondere die der Ökonomie, überwiegen die Nachteile der mit feinkristallinem Material vergleichbaren hohen Rekombinationsrate der Kristallpulverschicht. Zur Absenkung derselben sind ver gleichbare Methoden wie für mikrokristallines Material anzuwenden.Through the defined selection of the crystal material, esp special coarse or single crystalline from which the crystal powder is obtained by crushing, and that on the sub applied strat and at relatively low temperatures is treated thermally, he exist with the invention Targetable advantages in that the carrier lifetime values inside the grains are essentially preserved ben. The pn junction manufacturing process is relative simple, economical and suitable for mass production. Good light absorption is another advantage by multiple reflection of the incident light rays and in the relatively simple way of creating hetero transitions. The overall benefits, especially those of Economics outweigh the disadvantages of using fine crystalline Material comparable high recombination rate Crystal powder layer. To lower them are ver same methods as for microcrystalline material to apply.
Zur Verbesserung des Kontaktwiderstandes ist in einer Ausge staltung vorgesehen, mindestens eine zusätzliche Halbleiter schicht durch Aufbringen von Kristallpulver aus einem die notwendigen elektrischen Eigenschaften aufweisenden Material und anschließende thermische Behandlung auszubilden. Auch hierbei kann die thermische Behandlung sowohl in einem gemeinsamen Verfahrensschritt als auch jeweils nach Aufbringen nur eines Kristallpulvers erfolgen.To improve the contact resistance is in an out staltung provided, at least one additional semiconductor layer by applying crystal powder from one the necessary electrical properties Form material and subsequent thermal treatment. Here, too, the thermal treatment can be carried out in one common process step as well as after Only one crystal powder is applied.
Weiterhin ist vorgesehen, daß das Kristallpulver in einer im festen Zustand die Eigenschaften eines Isolators aufwei senden Trägersubstanz eingebettet und nach der thermischen Behandlung überschüssiges Material entfernt wird. Durch die Einbettung des Kristallpulvers in eine Trägersubstanz ist die Herstellung der gewünschten Halbleiterschichten sehr ein fach. Man kann das Aufbringen dieser das Kristallpulver mit den spezifischen Eigenschaften enthaltenden Trägersubstanz auf eine andere Schicht mit dem Anstreichen, Aufrollen einer Farbschicht vergleichen. Wie bei einem Farbanstrich ist auch hier das Aufbringen von Kristallpulvern mit verschiedenen Eigenschaften in einer Trägersubstanz in lokal begrenzten Bereichen möglich.It is further provided that the crystal powder in a solid state the properties of an insulator send carrier substance embedded and after the thermal Treatment of excess material is removed. Through the Embedding the crystal powder is in a carrier the production of the desired semiconductor layers is very subject. One can apply the crystal powder with this the vehicle containing specific properties on another layer with painting, rolling up one Compare color layer. It's like painting with a paint too here the application of crystal powders with different Properties in a vehicle in locally limited Areas possible.
Als Trägersubstanz wird vorzugsweise Kunstharz, z. B. ein Ge misch aus thermoplastischen, duroplastischen oder elastome ren Kunstharzen, mit Füllstoffen, insbesondere Al2O3- oder SiO2-Pulver, verwendet. Die Trägersubstanz ist deshalb vor teilhafterweise ein elektrisch und chemisch neutral wirken des Medium, damit die elektrischen Eigenschaften der Körner an ihren Oberflächen nicht beeinflußt werden. Halbleiterphy sikalisch ausgedrückt sollen sogenannte Flachbandbedingungen herrschen.Synthetic resin, e.g. B. a Ge mixture of thermoplastic, thermosetting or elastomeric synthetic resins, with fillers, in particular Al 2 O 3 - or SiO 2 powder used. The carrier substance is therefore geous before an electrically and chemically neutral effect of the medium, so that the electrical properties of the grains on their surfaces are not affected. In terms of semiconductors, so-called flat ribbon conditions should prevail.
Sofern durch spezifische Oberflächeneigenschaften der Körner diese Bedingungen nicht gewährleistet sind, besteht die Mög lichkeit, durch gezielte Oberflächenbehandlungen, wie z. B. durch Ätzen in bestimmten Säure- oder Laugengemischen, kom biniert mit angepaßten Spülungen und Trocknungen, die ge wünschten elektronischen Eigenschaften der Kornoberflächen einzustellen.Provided by the specific surface properties of the grains these conditions are not guaranteed, the possibility exists Lichity, through targeted surface treatments such. B. by etching in certain acid or alkali mixtures, com biniert with adapted rinsing and drying, the ge desired electronic properties of the grain surfaces adjust.
Als Trägersubstanz sind Flüssigkeiten günstig, die nach dem Aushärten durch eine gewisse Schrumpfung einen Oberstand der einzelnen Körner über die Filmoberfläche der Trägersub stanz gewährleisten. Restschichten der Trägersubstanz auf den überstehenden Kornoberflächenanteilen werden durch bekannte Verfahren, wie Ätzen oder Sandstrahlen im Luft- oder Flüssigkeitsstrahl, entfernt. Die Schichteigenschaften zur Erzeugung eines die Ladungsträger trennenden elektrischen Feldes werden durch einseitiges oder beidseitiges Aufbringen weiterer Schichten, die dotierend oder über eine veränderte Gap-Breite wirken, generiert. Zur Metallisierung werden übliche Verfahren angewendet.As a carrier, liquids are cheap, which after Cure an upper part by a certain shrinkage of the individual grains over the film surface of the carrier sub ensure punching. Residual layers of the carrier substance on the Projecting grain surface proportions are known by Processes such as air etching or sandblasting Liquid jet, removed. The layer properties for Generation of an electrical separating the charge carriers Field by applying on one or both sides other layers that are doping or modified Gap width act, generated. For metallization usual procedures applied.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Solar zelle gestattet eine kostengünstige Herstellung, da durch die gezielte Wahl der aufgetragenen Kristallpulvermateria lien mit definierten, für die Funktion der aktiven Schicht erforderlichen Eigenschaften, die u. a. resultieren aus der Breite des verbotenen Energiebandes und des Leitungstyps, die bisher dem Stand der Technik nach bekannten Nachbehand lungen (z. B. Diffusion, Inonenimplantation) entfallen kön nen. Außerdem ist es möglich, mit einem solchen Verfahren auch weitere Halbleiterschichten mit für eine Solarzelle günstigen physikalischen Eigenschaften (wie z. B. zur Verbes serung des Kontaktwiderstandes) zwischen Elektrode und be nachbarte Halbleiterschicht auszubilden.The method according to the invention for producing a solar cell allows inexpensive production because the targeted choice of the applied crystal powder material lien with defined, for the function of the active layer required properties that u. a. result from the Width of the prohibited energy band and the type of cable, the aftertreatment known to date from the prior art lungs (e.g. diffusion, ion implantation) can be omitted nen. It is also possible with such a procedure also other semiconductor layers for a solar cell favorable physical properties (such as for verbs contact resistance) between electrode and be to form a neighboring semiconductor layer.
In den folgenden Ausführungen werden bevorzugte Ausgestal tungen näher erläutert.In the following explanations, preferred configurations are given mentions explained in more detail.
Auf eine vorbereitete Substratscheibe aus p-leitendem ein kristallinem Silizium mit störungsfreier, sauberer Oberflä che wird ein durch Zerkleinern eines n-dotierten Einkri stalls gewonnenes Kristallpulver (Korngröße im µm-Bereich) auf die Scheibenoberfläche, z. B. durch Aufstreuen, aufge bracht. Anschließend wird die beschichtete Scheibe in einem Schutzgasofen bei 500°C ca. 2 h getempert (z. B. N2-reinst, Normaldruck). Durch Auftrag und Ansintern einer zweiten Schicht in einem Schritt, z. B. einem Pulver aus einem stark dotierten Kristall gleichen Leitungstyps (n⁺-Dotierung) kön nen günstige Verhältnisse für einen niedrigen Kontaktwider stand geschaffen werden. Danach wird der nicht haftende Kornanteil beseitigt und die Scheibe mit üblichen Verfahren metallisiert.On a prepared substrate wafer made of p-type, a crystalline silicon with trouble-free, clean surface, a crystal powder obtained by crushing an n-doped single crystal (grain size in the µm range) is applied to the wafer surface, e.g. B. by sprinkling, brought up. The coated pane is then tempered in a protective gas oven at 500 ° C. for approx. 2 h (e.g. pure N 2 , normal pressure). By applying and sintering a second layer in one step, e.g. B. a powder of a heavily doped crystal of the same conductivity type (n⁺ doping) NEN favorable conditions can be created for a low contact resistance. The non-adherent grain fraction is then removed and the disk is metallized using conventional methods.
In einem anderen Beispiel wird auf einen metallischen Grund körper der Dicke 1 mm, z. B. ein Aluminiumblech, der als Elektrode der Zelle dient, eine ca. 10 µm dicke Schicht eines mit Al-Pulver gefüllten Leitklebers zur Verbesserung der Haftung gegeben, nach dessen Aushärten die eigentliche, photoelektrisch aktive Schicht in einer der Körnungsab messung vergleichbaren Dicke aufgetragen wird, z. B. durch Rollen.Another example is on a metallic background body of thickness 1 mm, z. B. an aluminum sheet, the as Serves electrode of the cell, a layer about 10 microns thick a conductive adhesive filled with Al powder for improvement liability, after it has hardened the actual photoelectrically active layer in one of the grain sizes measurement comparable thickness is applied, for. B. by Roll.
Die photoelektrische Schicht besteht aus einem lufttrocknen den, anorganischen Klebstoff, basierend auf Wasserglasformu lierungen (Fa. Panasol-Elosol GmbH, Frankfurt/M. , Type GERA- STIL C-7 ohne Füllmittel) , der anstelle des Füllmittels mit Si-Körnern aus p-leitendendem Si (ca. 10 Ω cm, Korndurchmes ser ca. 50 µm) Mischungsverhältnis 100 : 10 = Gew.-% Pulver zu Flüssigkeit, versetzt wird. Das Gemisch wird bei 50°C vorgetrocknet und bei 600°C 24 h lang gesintert. Dabei wird der Kontakt der Körner zum Grundkörper formiert. An stelle einer bisher durchgeführten Ionenimplantation zur Ausbildung der die Ladungsträger trennenden Schicht wird alternativ in gleicher Weise eine Kristallpulverschicht aus n-leitendem Silizium aufgebracht. Eine Folgeschicht zur Verbesserung des Kontaktwiderstandes wird durch Auftragen eines n⁺-Kristallpulvers mit anschließender thermischer Be handlung hergestellt. Auf die n⁺-Schicht wird ein Kontakt bahnsystem aufgetragen (z. B. durch Drucken einer Ag- oder Al-gefüllten Leitpaste) . Damit ist die zweite Elektrode der Zelle geschaffen, die bei ca. 300°C eingetempert wird. Zur geraderen Ausbildung des pn-Überganges kann sowohl die p- als auch die n-Schicht poliert werden. Als Abschlußbehand lung der Oberfläche wird eine Strukturätzung zur Erhöhung der Effektivität der Solarzelle durchgeführt. Das Versie geln der Zelle erfolgt in üblicher Weise durch luftdichte Glasabdeckung mit Siliconlack. Die verschiedenen Kri stallpulverschichten können nach dem jeweiligen Auftragen und Austrocknen bei ca. 300°C gemeinsam einer Temperaturbe handlung bei 600°C unterzogen werden.The photoelectric layer consists of an air-drying, inorganic adhesive, based on water glass formulations (from Panasol-Elosol GmbH, Frankfurt / M., Type GERASTIL C-7 without filler), which instead of the filler with Si grains made of p -conductive Si (approx. 10 Ω cm, grain diameter approx. 50 µm) Mixing ratio 100 : 10 = wt .-% powder to liquid, is added. The mixture is predried at 50 ° C. and sintered at 600 ° C. for 24 hours. The contact between the grains and the base body is formed. Instead of a previously performed ion implantation to form the layer separating the charge carriers, a crystal powder layer made of n-conducting silicon is alternatively applied in the same way. A subsequent layer to improve the contact resistance is produced by applying an n⁺ crystal powder with subsequent thermal treatment. A contact system is applied to the n⁺ layer (e.g. by printing an Ag or Al-filled conductive paste). This creates the second electrode of the cell, which is annealed at approx. 300 ° C. Both the p and the n layer can be polished in order to make the pn junction straighter. As a final treatment of the surface, a structural etching is carried out to increase the effectiveness of the solar cell. The cell is sealed in the usual way by airtight glass covering with silicone lacquer. The various crystal powder layers can be subjected to a temperature treatment at 600 ° C together after each application and drying at approx. 300 ° C.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4235376A DE4235376A1 (en) | 1991-10-19 | 1992-10-16 | Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity type |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4142663 | 1991-10-19 | ||
DE4142662 | 1991-10-19 | ||
DE4235376A DE4235376A1 (en) | 1991-10-19 | 1992-10-16 | Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity type |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4235376A1 true DE4235376A1 (en) | 1993-04-22 |
Family
ID=27203249
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4235376A Withdrawn DE4235376A1 (en) | 1991-10-19 | 1992-10-16 | Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4235376A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009032359A2 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Innovalight, Inc. | Group iv nanoparticle junctions and devices therefrom |
DE102010020175A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Semiconductor component with defect-rich layer for optimum contacting of emitters and method for its production |
DE102017221724A1 (en) | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for producing polycrystalline silicon |
-
1992
- 1992-10-16 DE DE4235376A patent/DE4235376A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009032359A2 (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-12 | Innovalight, Inc. | Group iv nanoparticle junctions and devices therefrom |
WO2009032359A3 (en) * | 2007-09-04 | 2010-03-11 | Innovalight, Inc. | Group iv nanoparticle junctions and devices therefrom |
DE102010020175A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Semiconductor component with defect-rich layer for optimum contacting of emitters and method for its production |
DE102017221724A1 (en) | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Process for producing polycrystalline silicon |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69636605T2 (en) | Solar cell and its manufacturing process | |
DE19912961B4 (en) | Semiconductor thin film, manufacturing method thereof, and the semiconductor thin film solar cell | |
DE69926960T2 (en) | Method for producing a photovoltaic device | |
EP0075874B1 (en) | Method of forming electrically conductive layers | |
DE2655341C2 (en) | Semiconductor arrangement with a passivation layer made of semiconductor material and method for the production thereof | |
DE2917564A1 (en) | Continuous production of solar cells - by depositing small grain semiconductor material and recrystallisation | |
DE3732418A1 (en) | Semiconductor component having a semiconductor region in which a band (energy) gap is continuously stepped | |
DE4004559A1 (en) | PHOTOVOLTAIC SEMICONDUCTOR ELEMENT | |
DE2509533A1 (en) | SUN CELL | |
DE10351674A1 (en) | Electronic component and method for its production | |
DE2513459A1 (en) | CONDUCTOR ARRANGEMENT AND METHOD OF MANUFACTURING IT | |
DE2605830B2 (en) | Method for manufacturing a semiconductor component | |
DE102011075352A1 (en) | A method of back contacting a silicon solar cell and silicon solar cell with such backside contacting | |
EP0557318B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor elements, in particular diodes | |
DE3408317C2 (en) | Amorphous silicon solar cell | |
DE2448478A1 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING PN SEMICONDUCTOR TRANSITIONS | |
DE102011115581B4 (en) | Process for the production of a solar cell | |
DE2534945B2 (en) | Light emitting diode | |
DE102021000501A1 (en) | Passivating and conductive layer structure for solar cells | |
DE4235376A1 (en) | Solar cell mfr. using heat-treated crystal powder - forming potential barrier from active layer with suitable forbidden band gap and conductivity type | |
EP2577739A2 (en) | Solar cell module and production method therefor | |
WO2010142684A2 (en) | Solar cell having a contact structure with low recombination losses, and method for the production of such solar cells | |
DE10004733C2 (en) | Thin-film semiconductor component with a chalcopyrite layer and method for its production and use of the method for producing a thin-film solar cell | |
WO2009092424A2 (en) | Surface passivation of a semi-conductor structure and correspponding production method | |
DE102019105117B4 (en) | Absorber for a photovoltaic cell with increased open circuit voltage |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
8141 | Disposal/no request for examination |