DE69002212T2

DE69002212T2 - Halbleiter-Photobauelement und Herstellungsverfahren.

Info

Publication number: DE69002212T2
Application number: DE90202501T
Authority: DE
Inventors: Els Suzanne Josefa Demesmaeker; Johan Francis Albert Nijs
Original assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Current assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Priority date: 1989-09-21
Filing date: 1990-09-20
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2010-09-21
Also published as: ATE91570T1; EP0418984A1; ES2046679T3; DE69002212D1; EP0418984B1; NL8902371A

Description

Zur Erzielung hoher Ausgangsleistungen bei Solarzellen sollten die Umwandlungsschichten dieser Solarzellen dünn sein - s. EP-A 0 071 396. Auf solche Umwandlungsschichten auffallende Strahlung sollte in dieser Umwandlungsschicht eingeschlossen werden - s. auch EP-A 0 071 396.
Entsprechend der EP-A 0 081 396 ist die Umwandlungsschicht einer Solarzelle auf einem reflektierenden Beugungsgitter abgelegt, das eine quadratische Wellenausbildung zeigt.
Aus Conference Record of the 18th IEEE Photovoltaic Specialists Conference Las Vegas, 21. - 25. Oktober 1985, Seiten 192-197 ist es bekannt, eine epitaxische Schicht auf einer texturierten Schicht aus SiO&sub2; wachsen zu lassen, um den Einschluß des auffallendes Lichts zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements zur Umwandlung von auffallendem Licht in Ladungsträger, mit den Schritten:
- Herstellen eines Halbleitersubstrats mit Hohlräumen;
- Herstellen eines Umwandlungsteils aus Halbleitermaterial zur Umwandlung von auffallendem Licht in Ladungsträger; und
- gegenseitiges Verbinden des Substrats und des Umwandlungsteils derart, daß die Hohlräume mit Lufteinschlüssen ausgebildet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann eine Scheibe hoher Qualität aus Halbleitermaterial mit dem Substrat verbunden und auf die erforderliche Dicke derart dünn ausgebildet werden, daß sich eine dünne Umwandlungsschicht hoher Qualität ergibt.
Des weiteren schafft die vorliegend Erfindung ein Element aus Halbleitermaterial mit:
- einem Substrat aus dotiertem Halbleitermaterial;
- einer Umwandlungsschicht zur Umwandlung von auffallendem Licht in Ladungsträger; und
- einer reflektierenden Zwischenfläche zwischen dem Substrat und der Umwandlungsschicht;
dadurch gekennzeichnet, daß
- die Zwischenfläche Hohlräume mit Lufteinschlüssen aufweist, wodurch sich eine große Differenz zwischen dem Brechungsindex der Umwandlungsschicht und dem Brechungsindex des Substrats ergibt.
Es ist zu beachten, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine elegante und einfache Weise der Herstellung einer dünnen Umwandlungsschicht auf einem dickeren Substrat schafft, wobei eine reflektierende Fläche zwischen diesen geschaffen wird. Entweder wird eine Umwandlungsschicht mit der benötigten Dicke auf dem Substrat aufgebracht, oder die Umwandlungsschicht wird dünner ausgebildet, nachdem sie auf dem Substrat verbunden aufgebracht worden ist, beispielsweise durch Ätzen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform derselben unter Bezugnahme auf eine Zeichnung, in der zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiter-Fotoelements und
Fig. 2A und 2B zugehörige Schemata zur Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ein p+-Substrat wird mit einem leitenden Kontakt 1 und mit Aushöhlungen oder Hohlräumen 3,3' zur Ausbildung einer reflektierenden Struktur zwischen dem Substrat 2 und einer Umwandlungsschicht 4 ausgestattet, die dort aufzubringen ist, worin eine schematisch mit R bezeichnete fallende Strahlung zu (Minorität) Ladungsträgern umzuwandeln ist.
Die Struktur 5 wird um eine Passivierungsschicht 6 ergänzt, die vorzugsweise mit einer Textuierung ausgebildet ist, um eine einfache Verbindung der elektrischen und leichten Kontakte 7, 7' zu ermöglichen, zusätzlich zu einer Antireflexionsschicht 8, wie dies im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Die P+-Schicht besitzt beispielsweise einen Widerstand von etwa 0,03 Ωcm und die P--Umwandlungsschicht beispielsweise von 2 Ωcm. Der Oberflächenwiderstand liegt beispielsweise bei 40-200 Ω/ .
Bei der Herstellung der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 2A) wird das Teil 4 der Fig. 1 mit dem Teil 2 der Fig. 1 direkt verbunden, wobei eine Oxidation beider Teile zu verhindern ist. Hierdurch werden dort Hohlräume 3, 3' mit Lufteinschlüssen ausgebildet, wodurch sich mindestens teilweise eine große Differenz zwischen dem Brechungsindex der Umwandlungsschicht 4 und dem Brechungsindex des Substrats 3 ergibt.
Die Umwandlungsschicht 4 wird anschließend auf die für die Umwandlungsschicht 4 geforderte Dichte dünner ausgebildet, beispielsweise 50 um, und die Kontakte 7, 7', die Passivierungsschicht 6 und die Antireflexionsschicht 8 werden in bekannter Weise hierauf angeordnet.
Es wird erwartet, daß mit der dargestellten bevorzugten Ausführungsform eine erhebliche Verbesserung der Ausgangsleistung, beispielsweise um bis zu 20 %, bei solchen Solarzellen, vorzugsweise aus Silizium, erreicht werden kann.
Modifikationen in Hinblick auf die dargestellte beschriebene Ausführungsform sind möglich; beispielsweise ist die dargestellte Technik auch bei GaAs-Solarzellen anwendbar.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterelements (5) zur Umwandlung von auffallendem Licht in Ladungsträger, mit den Schritten:

- Herstellen eines Halbleitersubstrats (2) mit Hohlräumen;

- Herstellen eines Umwandlungsteils (4) aus Halbleitermaterial zur Umwandlung von auffallendem Licht in Ladungsträger; und

- gegenseitiges Verbinden des Substrats und des Umwandlungsteils derart, daß die Hohlräume (3, 3') mit Lufteinschlüssen ausgebildet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Umwandlungsteil aus Halbleitermaterial anschließend auf die erforderliche Dicke dünner ausgebildet wird, um als eine Umwandlungsschicht zum Umwandeln von auffallendem Licht in Ladungsträger zu dienen.

3. Element (5) aus Halbleitermaterial, mit:

- einem Substrat (2) aus dotiertem Halbleitermaterial;

- einer Umwandlungsschicht (4) zur Umwandlung von auffallendem Licht in Leitungsträger; und

- einer reflektierenden Zwischenfläche zwischen dem Substrat und der Umwandlungsschicht; dadurch gekennzeichnet, daß

- die Zwischenfläche Hohlräume (3, 3') mit Lufteinschlüssen aufweist, wodurch sich eine große Differenz zwischen dem Brechungsindex der Umwandlungsschicht (4) und dem Brechungsindex des Substrats (2) ergibt.