DE69624981T2 - Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf kristalline Silizium-Solarzellen (einschließlich Raumfahrt-Solarzellen, die vorzugsweise als Leistungsversorgung für einen künstlichen Satelliten verwendet werden können) und Verbesserungen an einem Herstellungsverfahren derselben.
    • Beschreibung der verwandten Technik
  • Als ein Material für Solarzellen, ob es zur Verwendung bei der Raumfahrt oder auf der Erde ist, übertrifft kristallines (monokristallines und polykristallines) Silizium, das relativ kostengünstig und hochzuverlässig ist, bei weitem andere Materialien, wie beispielsweise GaAs, in den zurückliegenden Anwendungsaufzeichnungen.
  • In Fig. 7 ist (A) eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer herkömmlichen monokristallinen Silizium- Solarzelle zeigt, während (B) dazu entsprechende Energiebänder zeigt, wobei Ev und Ec die Obergrenze des Valenzbandes bzw. die Untergrenze des Leitungsbandes darstellen. In der Zelle ist bei (A) in Fig. 7 eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Vorderseite eines monokristallinen Siliziumsubstrats vom p&supmin;-Typ 1, die Licht L empfängt, und eine Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 ist auf der Rückseite gebildet. Die Solarzelle bei. (A) in Fig. 7 kann in dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein monokristallines Si-Substrat vom p&supmin;-Typ 1 mit einer Dicke im Bereich von 30 um bis 500 um und einer Borkonzentration von ungefähr 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³ wird beispielsweise hergestellt. Eine · Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3, die Bor in einer Konzentration, die so hoch wie ungefähr 1· 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder höher ist, enthält, wird auf der Rückseite des Substrats 1 gebildet. Bei der Bildung der Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 wird die Vorderfläche des Substrat 1 mit einem Maskenmaterial, wie beispielsweise einem Siliziumoxyd-Film bedeckt, und das Substrat 1 wird in einer Mischatmosphäre von BBr&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Oxyd, das Bor in einer hohen Konzentration, enthält, wird über dem gesamten Substrat 1 gebildet, wobei das Bor mit hoher Konzentration in eine festen Phase nur durch die nicht maskierte Rückseite des Substrat 1 diffundiert wird. Nach Entfernung des Oxyds und des Maskenmaterials auf dem Substrat 1 wird eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ, die Phosphor mit einer Konzentration von ungefähr 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder höher enthält, auf der Vorderseite des Substrats 1 gebildet. Bei der Bildung der Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 wird die Rückfläche des Substrats 1 mit einem Maskenmaterial bedeckt, und das Substrat 1 wird in einer Mischatmosphäre von einem BBr&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im. Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Oxyd, das Phosphor in einer hohen Konzentration enthält, wird über dem gesamten Substrat 1 als Ergebnis gebildet, und der Phosphor wird in eine feste Phase in das Substrat nur durch die nicht maskierte Vorderfläche des Substrats 1 diffundiert. Schließlich wird nach Entfernung des Oxyds und des Maskenmaterials ein Vorderelektrode (nicht gezeigt) aus einem Material, wie beispielsweise Ag, Pd und Ti, in einer Kammform auf der Vorderfläche des Substrats 1 gebildet, und eine Rückelektrode (nicht gezeigt) eines Materials, wie beispielsweise Ag, Pd, Ti und. Al, wird auf der Rückfläche gebildet, womit eine monokristalline Silizium- Solarzelle vom pn-Übergangstyp fertiggestellt wird.
  • Wie es oben beschrieben ist, wird bei einer derartigen allgemeinen kristallinen Solarzelle eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Vorderfläche des Substrats vom p&supmin;-Typ 1 gebildet, um einen pn-Übergang zu bilden, wobei eine Variation des Ausmaßes der Fremdstoffkonzentration zwischen dem Substrat 1 und der p&spplus;-Diffusionsschicht 3 auf der Rückseite und somit ein Potentialgradient von der Vorderfläche des Substrats 1 zu der Rückfläche gebildet wird, wie es bei (B) in Fig. 7 dargestellt ist. Es sei bemerkt, dass der Leitfähigkeitstyp von pn in einer derartigen Zelle umgekehrt werden kann.
  • Inzwischen können amorphe Solarzellen, d. h. dünne Halbleiterfilme mit gewünschten Zusammensetzungen und Dicken mit der Entwicklung von CVD-Techniken, um eine Zelle zu bilden, aufgebracht werden. Im allgemeinen wird ein dünner Film aus amorphen Silizium vom n-Typ mit Phosphor, ein dünner Film aus amorphen Silizium vom i-Typ, der frei von irgendwelchen Fremdstoffen ist, und ein dünner Film aus amorphen Silizium vom p-Typ mit Bor in dieser Reihenfolge auf einem auf einem Substrat aus einem Material, wie beispielsweise Glas aufgebracht, um eine Zelle mit einen Potentialgradienten von der lichtempfangenden Vorderfläche zu der Rückfläche zu bilden.
  • Es gibt weitere bekannte Solarzellen, unter denen eine eine Struktur mit einem Potentialgradienten aufweist, der durch ein Fremdstoff erzeugt wird, und eine andere eine Schichtstruktur aufweist, die durch Aufbringen von zwei oder mehr Arten von Halbleitermaterialien mit unterschiedlichen Bandabständen gebildet wird, womit eine wirksame photoelektrische Umwandlung ermöglicht wird, die auf unterschiedliche optische Wellenlängen angepasst ist. Die als Hetero-Übergangstyp bezeichnete Struktur zieht aus der Tatsache, das Licht, dessen Energie kleiner als der Bandabstand eines ein Solarzellen-Substrat bildendes Halbleitermaterial ist (das der langen Wellenlänge entspricht), die nicht in elektrische Energie umgewandelt werden kann, und aus dem Phänomen höherer Spannungen, die durch elektrische Umwandlungen mit größeren Bandabständen erhaltbar sind. Nutzen. Genauer gesagt ist die Solarzelle mit Hetero-Übergang bestimmt, eine wirksame photoelektrische Umwandlung durch Bereitstellen einer Mehrzahl von Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Bandabständen, die optischen Energien (abhängig von den Wellenlängen) entsprechen, zu erreichen. Herkömmliche Zeilen vom Hetero- Übergangstyp treffen jedoch auf Probleme, die sich auf eine Fehlübereinstimmung von Gitterkonstanten und eine Fehlübereinstimmung von Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Schichten beziehen, und daher sind wenige Anwendungen des Heteroübergangs auf monokristalline Solarzellen bekannt.
  • Eine Technik, die einer derartigen Hetero-Übergangstechnik ähnlich ist, wird beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 64-71182 offenbart. Bei einer darin offenbarten Dünnfilm-Solarzelle aus amorphen Silizium wird eine Germanium (Si-Ge-Legierung) enthaltende in der i-Schicht der durch CVD aufzubringenden p-i-n-Schichten ähnlich den anderen Schichten aufgebracht, und ein Teil, dessen Bandabstand schmaler als derjenige anderer Teile ist, wird in der i-Schicht gebildet, um den photoelektrischen Umwandlungs- Wirkungsgrad zu verbessern.
  • Solarzellen werden verwendet, um Sonnenlicht mit niedrigen Energiedichten in elektrische Leistung umzuwandeln, und daher war es immer unvermeidbarerweise notwendig, den Wirkungsgrad der photoelektrischen Umwandlung zu verbessern. Hinsichtlich der wirksamen Verwendung der einfallenden Energie wird fast der gesamte Teil des Lichts mit relativen kurzen Wellenlängen in dem Sonnenlicht in elektrische Energie in der Nachbarschaft der lichtempfangenden Vorderfläche einer Solarzelle umgewandelt, wobei jedoch von einem Teil des Lichts mit langen Wellenlängen kein Gebrauch gemacht wird und dieser verloren geht.
  • Eine Vorgehensweise, um das Problem zu lösen und. Licht auf der Seite der langen Wellenlängen zu verwenden, kann darin bestehen, den Bandabstand eines Substrat innerhalb einer Solarzelle zu ändern und eine derartige Struktur zu bilden, die für eine photoelektrische Umwandlung sogar mit Licht niedriger Energie auf der Seite der langen Wellenlänge geeignet ist.
  • Es ist jedoch im allgemeinen schwierig, den Bandabstand innerhalb eines monokristallinen Si-Substrats zu ändern. Dies liegt daran, da der Bandabstand innerhalb eines Monokristalls mit einer homogenen physikalischen Eigenschaft überall von Natur aus homogen sein sollte. Hinsichtlich der Kombination mit anderen Halbleitermaterialien ist es nicht einfach, eine gute Übereinstimmung hinsichtlich Gitterkonstanten und Wärmeausdehnungs-Koeffizienten zwischen aufgebrachten Schichten zu erhalten, wie es oben beschrieben ist.
  • Inzwischen existieren in einem aus amorphen Silizium oder polykristallinen Silizium gebildeten Film, der ermöglicht, dass sich die Konstanten physikalischer Eigenschaften dickenbezogen relativ frei ändern, verschiedene Faktoren für Rekombinationsstellen für Minoritätsträger, wie beispielsweise lokale Energieniveaus und Korngrenzen innerhalb des Energiebandabstands, und die Diffusionslänge von Trägern, die die den Umwandlungs-Wirkungsgrad einer Solarzelle beträchtlich beeinflusst, ist kürzer, als in dem Fall eines Monokristalls. Es würde daher für eine Solarzelle, die amorphes Silizium oder polykristallines Silizium verwendet, schwierig sein, einen hohen Wirkungsgrad ohne besondere Auslegung zu erreichen.
  • Das oben beschriebene offengelegte japanische Patent Nr. 64- 71182 schlägt eine Vorgehensweise vor, um den. Umwandlungswirkungsgrad einer amorphen Solarzelle zu verbessern. Da jedoch die Fähigkeit von amorphem Silizium als ein Material selbst nicht hoch genug ist, kann daher ein einfaches Hinzufügen einer Ge-enthaltenen Schicht zu einer derartigen einfachen p-i-n-Schichtstruktur keinen höheren Wirkungsgrad als denjenigen liefern, der von einer monokristallinen Zelle erreicht wird. Genauer gesagt wird, wenn beispielsweise eine Ge-Schicht mit einem kleinen Bandabstand in eine i-Schicht eingefügt wird. Licht kurzer Wellenlängen, das nicht durch eine dünne p-Schicht auf der Seite der lichtempfangenden. Vorderfläche absorbiert wird, einer photoelektrischen. Umwandlung in der Ge-Schicht der i-Schicht unterworfen, was eine wirksame Verwendung von Licht hoher Energie behindert. Mit anderen Worten würde, wenn die Ge-Schicht in der. i- Schicht viel des einfallenden Lichts erfasst, der resultierende Wirkungsgrad nicht viel höher als derjenige sein, der, von einer Solarzelle erreicht wird, wobei alle Schichten derselben aus Ge gebildet sind. Der resultierende Wirkungsgrad würde niedrig sein, da der Bandabstand von Ge kleiner als der von Si ist.
  • Die Patent Abstracts von Japan Band 17, Nr. 418 (E-1408), 4. August 1993 und die JP-A-5082812 offenbaren eine Solarzelle, die Licht langer Wellenlänge verwendet, die ein Si-Substrat vom p-Typ, eine n-Typ-Diffusionsschicht an der Vorderfläche des Substrats und eine epitaxiale Si-Schicht vom p-Typ, die auf der Rückfläche des Substrats aufgewachsen ist, aufweist.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, die vorbekannten Techniken zugeordnet sind, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine hochwirksame Solarzelle bereitzustellen, die eine hohe Ausgangspannung und photoelektrische Umwandlung von Licht auf der Seite der langen Wellenlängen ermöglicht, um einen großen Strom auszugeben.
  • Eine erfindungsgemäße Solarzelle ist in Anspruch 1 angeführt.
  • Bei einer derartigen Solarzelle wird eine Halbleiterschicht aus einem Material mit einem Bandabstand, der schmaler als derjenige von Silizium ist, wie beispielsweise eine Si-Ge- Legierung oder Ge, beispielsweise innerhalb einer Leitungsschicht vom p&spplus;-Typ auf der Rückseite eines Si- Substrats vom p-Typ gebildet, und eine dünne Si- Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ wird an der Seite der lichtempfangenden Oberfläche des Substrats gebildet. Licht kurzer Wellenlängen mit hoher Energie wird daher durch die dünne Si-Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ auf der Seite der lichtempfangenden Vorderfläche oder des relativ dicken Si- Substrats vom p&supmin;-Typ ausreichend photoelektrisch umgewandelt, und Licht einer langen Wellenlänge, das nicht durch den Bandabstand von Si umgewandelt wurde, kann durch die Si-Ge- Legierungsschicht oder die Ge-Schicht auf der Rückfläche, die einen schmaleren Bandabstand aufweist, photoelektrisch umgewandelt werden.
  • Idealerweise ist der Bandabstand von Si gleich 1,12 und der Bandabstand von Ge gleich 0,66 eV. Der Bandabstand von Si entspricht daher Licht einer Wellenlänge von ungefähr 1,11 um, während der Bandabstand von Ge Licht einer Wellenlänge von ungefähr 1,88 um entspricht. Diese, optischen Wellenlängen entsprechen den längsten Wellenlängen von Licht, die von Si bzw. Ge in ihren idealen Zuständen photoelektrisch umgewandelt werden können. Dies gibt an, dass die Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung eine photoelektrische. Umwandlung über einen weiten Bereich von Wellenlängen ermöglicht.
  • Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, wie es in Anspruch 6 beansprucht wird. Bei dem Herstellungsverfahren einer Solarzelle wird die Si-Ge-Legierungsschicht mittels Implantierung von Ge-Ionen gebildet, und daher können plötzliche Änderungen in den Gitterkonstanten oder Wärmeausdehnungs-Koeffizienten in der Nachbarschaft der Grenze zwischen der Si-Region und der Si-Ge- Legierungsschicht-Region in dem Substrat gemindert werden.
  • Eine Solarzelle gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst ein monokristallines Si-Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps, eine Diffusionsschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer ersten Hauptfläche des Substrats gebildet ist, eine Si1-xGex (0 < x &le; 1)- Legierungsschicht und eine Halbleiterzwischenschicht, die mindestens teilweise in der Region entlang der Grenze zwischen dem Si-Substrat und der Si1-xGex-Legierungsschicht gebildet ist, wobei die Halbleiterzwischenschicht einen Brechungsindex, der kleiner als derjenige von Silizium ist, und einen Bandabstand, der breiter als der Energie- Bandabstand der Si1-xGex-Legierungsschicht ist, aufweist.
  • Bei der Solarzelle weist bei diesem Gesichtspunkt die Halbleiterzwischenschicht einen Brechungsindex auf, der kleiner als derjenige von Si ist, und daher dazu dient, Licht, das nicht von dem Si-Substrat absorbiert wird, zurück in das Si-Substrat zu reflektieren, und daher wird Licht, das nicht durch einen einzigen Durchgang absorbiert wurde, erneut in das Si-Substrat geführt, um darin absorbiert zu werden. Licht, das nicht von Halbleiterzwischenschicht reflektiert und in die Si1-xGex-Le-gierungsschicht übertragen wird, wird von der Halbleiterzwischenschicht nicht absorbiert, die einen breiteren Bandabstand als der Bandabstand von Si aufweist, und kann somit in der Si1-xGEx-Legierungsschicht absorbiert werden. Die Solarzelle ermöglicht somit eine ausreichenden photoelektrischen Umwandlungs-Wirkungsgrad sogar mit einem derartig dünnen Si-Substrat und ist als eine Licht-Solarzelle zur Weltraumanwendung besonders vorzuziehen.
  • Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 umfasst eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung und ein der Zelle entsprechendes schematisches Energiebandprofil der Zelle zeigt;
  • Fig. 2A, 2B und 2C sind Querschnittsansichten, die schematisch weitere Beispiele der Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen;
  • Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die eine Spektralverteilung von Sonnenlicht im Weltraum zeigt;
  • Fig. 4 ist ein schematisches Energiebandprofil, das der in · Fig. 2A gezeigten Solarzelle entspricht;
  • Fig. 5A bis 5F sind schematische Querschnittsansichten zum Gebrauch bei der Darstellung von Herstellungsschritten einer Zelle, die der Solarzelle in Fig. 2B entspricht;
  • Fig. 6A, 6B und 6C sind schematische Querschnittsansichten zum Gebrauch bei der Darstellung von Herstellungsschritten einer Zelle, die der in Fig. 2C gezeigten Solarzelle entspricht; und
  • Fig. 7 umfasst eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel einer vorbekannten Solarzelle und eines der Zelle entsprechenden schematischen Energiebandprofils zeigt.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bei einer Ausführungsform der. Erfindung wird ein monokristallines Si-Substrat hergestellt, und eine Ge-Schicht oder eine Si-Ge-Legierungsschicht mit einem Bandabstand, der schmaler als derjenige von Si ist, wird innerhalb einer Schicht, wie beispielsweise einer Schicht vom p&spplus;-Typ, auf der Rückseite des Substrats gebildet. Ge mit der gleichen Kristallstruktur wie Si kann eine Legierung vom Festlösungstyp mit Si in einer beliebigen Konzentration bilden. Ein pn-Übergang in der Nachbarschaft der lichtempfangenden Vorderfläche des Si-Substrats ist der gleiche wie bei herkömmlichen Solarzellen, wobei jedoch ein Übergang in der Nachbarschaft der Rückfläche zwischen der Ge- Schicht vom p&spplus;-Typ oder der Si-Ge-Legierungsschicht und der Si-Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ oder zwischen der Ge-Schicht vom p&spplus;-Typ oder der Si-Ge-Legierungsschicht und dem Si- Substrat vom p&supmin;-Typ gebildet wird.
  • Somit kann Licht hoher Energie mit kurzen Wellenlängen durch Si innerhalb der dünnen Diffusionsschicht an der Seite der lichtempfangenden Vorderfläche oder der relativ dicken Substratschicht ausreichend photoelektrisch umgewandelt werden, und das verbleibende Licht mit langen Wellenlängen, das nicht durch den Bandabstand von Si photoelektrisch umgewandelt wurde, kann von der Ge-Schicht oder der Si-Ge- Legierungsschicht mit einem schmaleren Bandabstand bei Erreichen der p&spplus;-Diffusionsschicht auf der Seite der. Rückfläche photoelektrisch umgewandelt werden.
  • Das Verfahren zum Bilden einer derartigen Ge-Schicht oder Si- Ge-Schicht mit einem schmalen Bandabstand innerhalb der p&spplus;- Diffusionsschicht auf der Rückfläche ist nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt, und CVD, Festphasen- Aufwachsen, MBE-Verfahren (Molecular Beam Epitaxial methods) können angewendet werden. Die Bildung einer derartigen Si-Ge- Legierung durch Implantieren von Ge in das Si-Substrat mittels Ionenimplantation und das Aufbringen einer Si-Ge- Legierung oder Ge auf einer Si-Ge-Basislegierung sind für die Herstellung der Solarzelle der Erfindung geeignet, daher werden diese Verfahren besonders beschrieben.
  • In Fig. 1 ist (A) eine Querschnittsansicht, die schematisch eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, wobei (B) schematisch eine Struktur eines Energieabstands angibt, der der Zelle entspricht. Bei der Zelle wird bei (A) in Fig. 1 eine Si-Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Seite der lichtempfangenden Vorderfläche eines Si-Substrats vom p&supmin;-Typs 1 gebildet. Eine Si- Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 und eine Si-Ge- Legierungsschicht vom p&spplus;-Typ 4 werden auf der Seite der Rückfläche des Substrats 1 gebildet, wobei ein Rückflächen- Übergang 5 zwischen diesen Schichten 3 und 4 gebildet wird. Der Bandabstand von Si ist ungefähr gleich 1,1 eV, und der Bandabstand der Si-Ge-Legierungsschicht ist ungefähr gleich 0,7 eV.
  • Wenn die bei der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellte Si-Ge-Schicht mittels Ionenimplantation gebildet wird, wird der Übergang des monokristallinen Si zu der Si-Ge-Legierung, verglichen mit dem Fall eines Aufbringens eines Films allmählich bewirkt, und daher kann eine Gitter- Fehlübereinstimmung gemindert werden. Wenn außerdem eine. Si- Ge-Legierung oder Ge gemäß einem weiteren Verfahren auf der mittels Ionenimplantation gebildeten Si-Ge-Schicht aufgebracht wird, werden ähnliche Wirkungen erhalten, und eine Grenze mit einer geringeren Defektdichte kann verglichen mit einem Fall eines Aufbringens eines weiteren Films direkt auf der monokristallinen Si-Oberfläche erhalten werden.
  • Ein erstes Beispiel des Herstellungsverfahrens der in Fig. 1 gezeigten Solarzelle umfasst einen Schritt eines Herstellens einer Si-Ge-Legierungsschicht mittels Ionenimplantation.
  • Ein monokristallines Si-Substrat vom p&supmin;-Typ 1 mit einer Dicke im Bereich von 30 um bis 500 um und einer Borkonzentration von ungefähr 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³ wird hergestellt. Eine Rückfläche des Substrats 1 wird mit Ge-Ionen implantiert. Hinsichtlich der Bedingung des Implantierens von Ge-Ionen liegt die Implantationsenergie im Bereich von ungefähr 10 keV bis 200 keV, wünschenswerterweise 50 keV, und die Dosismenge liegt im Bereich von 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;², wünschenswerterweise bei 1 · 10¹&sup6;, cm&supmin;². Daher wird das ionenimplantierte Substrat bei einer Temperatur im Bereich von 500ºC bis 900ºC, wünschenswerterweise bei einer Temperatur von 800ºC für ungefähr 120 Minuten getempert, und das Substrat 1 als Ergebnis aktiviert. Eine Si-Ge-Legierungsschicht 4 wird somit auf der Rückfläche des Substrats 1 gebildet.
  • Eine Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ mit einer Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder höher ist, wird auf der Rückfläche des Substrats 1 gebildet. Bei dem Verfahren des Bildens derselben wird die Vorderfläche des Substrats 1 mit einem Maskenmaterial, wie beispielsweise Siliziumoxyd abgedeckt, und das Substrat 1 wird in einer Mischatmosphäre von BBr&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Oxyd, das Bor in einer hohen Konzentration enthält, wird somit vollständig über dem Substrat 1 gebildet, und das Bor hoher Konzentration wird in eine feste. Phase nur von der Rückfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde. Als Ergebnis wird eine. Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 auf der Rückseite des Silizium-Substrats 1 gebildet, und die Si-Ge- Legierungsschicht 4 erlangt eine Leitfähigkeit vom p&spplus;-Typ.
  • Danach wird nach Entfernung des. Oxyds oder Maskenmaterials auf dem Substrat 1 eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 mit einer Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder höher ist, auf der Vorderfläche gebildet. Beim Bilden der Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 wird die Rückfläche des Substrats mit einem Maskenmaterial abgedeckt, und das Substrat wird dann in einer Mischatmosphäre aus POCl&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Folglich wird sauerstoff-enthaltendes Oxyd in einer hohen Konzentration vollständig über dem Substrat 1 gebildet, und das Phosphor hoher Konzentration wird in eine feste Phase nur auf der Seite der Vorderfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde.
  • Somit werden die Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Seite der Vorderfläche, d. h. der lichtempfangenden Oberfläche des Si-Substrats 1, und die Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 auf der Rückfläche gebildet, wobei die Si-Ge-Legierungsschicht 4 innerhalb der leitenden Schicht vom p&spplus;-Typ auf der Rückfläche gebildet wird. Ein Rückflächen-Übergang 5 wird zwischen der Si-Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 und der Si-Ge- Legierungsschicht vom p&spplus;-Typ 4 gebildet.
  • Ein zweites Beispiel des Verfahrens zur Herstellung der in Fig. 1 gezeigten Zelle umfasst einen Schritt einer Herstellung einer Si-Ge-Legierungsschicht mittels CVD.
  • Bei diesem zweiten Herstellungsverfahren wird, wie es der Fall bei dem ersten Herstellungsverfahren ist, ein monokristallines Si-Substrat vom p&supmin;-Typ 1 mit einer Dicke im Bereich von 30 um bis 500 um und einer Borkonzentration von ungefähr 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³ hergestellt. Eine Si-Ge- Legierungsschicht wird auf der Rückfläche des Substrats 1 mittels CVD gebildet. Hinsichtlich der Aufbringungsbedingungen für die Si-Ge-Legierungsschicht 4 wird beispielsweise das Substrat 1 auf eine Temperatur von ungefähr 300ºC in einer ausreichend evakuierter Vakuumkammer erwärmt, und die Einführung eines GeH&sub4;-Gases und eines SiH&sub4;- Gases in einem Mischverhältnis von 5 : 1 hält den Druck darin auf 500 mTorr. Dann wird eine elektrische Leistung hoher Frequenz, die so hoch wie 300 W ist, in die Kammer eingebracht, um ein Plasma hervorzurufen, wodurch eine amorphe Schicht einer Si-Ge-Legierung auf dem Substrat 1 gebildet wird. Das Substrat 1 wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 800ºC für ungefähr 120 Minuten getempert, um die aufgebrachte Si-Ge-Schicht zu kristallisieren. Als Ergebnis wird die kristallisierte Si-Ge-Legierungsschicht 4 auf der Rückfläche des Substrats 1 gebildet.
  • Eine p&spplus;-Diffusionsschicht mit einer Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder höher ist, wird auf der Rückfläche des Substrats gebildet. Bei dem Bildungsverfahren derselben wird, wie es der Fall bei dem ersten Herstellungsverfahren ist, die Vorderfläche des Substrats 1 mit einem, Maskenmaterial aus Siliziumoxyd abgedeckt und in einer Mischatmosphäre eines BBr&sub3;-Gases und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Oxyd, das Bor in einer hohen Konzentration enthält, wird vollständig über dem Substrat 1 als Ergebnis gebildet, und das Bor hoher Konzentration wird in eine feste Phase nur von der Seite der Rückfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde. Folglich wird eine p&spplus;-Diffusionsschicht 3 auf der Rückfläche des Silizium-Substrats gebildet, und die Si-Ge- Legierungsschicht 4 erlangt eine Leitfähigkeit vom p&spplus;-Typ.
  • Danach wird nach der Entfernung des Oxyds oder des Maskenmaterials auf dem Substrat 1 eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 mit einer Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder höher ist, auf der Vorderfläche des Substrats 1 gebildet. Außerdem wird bei der Bildung der n&spplus;- Diffusionsschicht 2, wie es der Fall bei dem ersten Herstellungsverfahren ist, die Rückfläche des Substrats 1 mit einem Maskenmaterial abgedeckt und in einer Mischatmosphäre eines POCl&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Somit wird Oxyd, das Phosphor in einer hohen Konzentration enthält, vollständig über dem Substrat 1 gebildet, und das Phosphor hoher Konzentration wird in eine feste Phase nur auf der Seite der Vorderfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde.
  • Somit wird eine Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Seite der Vorderfläche, d. h. der lichtempfangenden Oberfläche des Si-Substrats 1 und der Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 auf der Rückfläche gebildet, wobei die Si-Ge-Legierungsschicht 4 innerhalb der leitenden Schicht vom p&spplus;-Typ auf der Rückfläche gebildet wird.
  • Ein drittes Beispiel des Herstellungsverfahrens der in Fig. 1 gezeigten Zelle umfasst einen Schritt des Bildens einer Doppelschicht mit einem schmalen Bandabstand mittels Ionenimplantation und CVD.
  • Bei dem dritten Herstellungsverfahren wird, wie es der Fall. bei den ersten und zweiten Herstellungsverfahren ist, ein monokristallines Si-Substrat mit einer Dicke im Bereich von 300 um bis 500 um und einer Borkonzentration von 1 · 10¹&sup5; cm&supmin;³ hergestellt. Das Substrat 1 wird mit Ge-Ionen auf der Seite seiner Rückfläche implantiert, wie es der Fall bei der ersten Herstellungsverfahren ist. Hinsichtlich der Bedingungen der Ge-Ionenimplantation liegt die Implantationsenergie beispielsweise im Bereich von 10 keV bis 200 keV, wünschenswerterweise 50 keV und die Dosis im Bereich von 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;², wünschenswerterweise 1 · 10¹&sup6; cm&supmin;². Das somit mit Ionen implantierte Substrat 1 wird bei einer Temperatur im Bereich von 500ºC bis 900ºC, wünschenswerterweise bei einer Temperatur von 800ºC, für ungefähr 120 Minuten zur Aktivierung getempert.
  • Unter Verwendung der somit gebildeten Si-Ge-Legierungsschicht 4a (siehe (A) in Fig. 1) als eine Basis, wie es der Fall bei dem zweiten Reaktionsverfahren ist, wird eine zweite Si-Ge- Legierungsschicht 4b mittels CVD gebildet. Hinsichtlich der Bedingungen des Aufbringens der zweiten Si-Ge-Schicht wird das Substrat 1 beispielsweise auf ungefähr 300ºC in einer ausreichend evakuierten Vakuumkammer erwärmt, und die Einführung eines GeH&sub4;-Gases und eines SiH&sub4;-Gases in die Kammer in einem Mischverhältnis von 5 : 1 hält den Druck darin auf ungefähr 50 mTorr. Elektrische Leistung hoher Frequenz, die so hoch wie 300 W ist, wird in Kammer eingebracht, um ein Plasma zu erzeugen, und eine amorphe. Schicht aus einer Si-Ge- Legierung wird auf der Rückfläche des Substrats 1 gebildet. Das Substrat 1 wird dann bei einer Temperatur von ungefähr 800ºC für ungefähr 120 Minuten getempert, womit die aufgebrachte Si-Ge-Schicht kristallisiert wird. Als Ergebnis wird eine Si-Ge-Legierungsschicht 4 gebildet, die dicker als diejenige ist, die durch einfaches Implantieren von Ionen auf der Seite der Rückfläche des Substrats 1 erzeugt wird.
  • Eine Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ mit einer Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup7; cm&supmin;³ oder höher ist, wird auf der Rückfläche des Substrats 1 gebildet. Bei dem Verfahren zum Bilden derselben wird, wie es der Fall bei den ersten und zweiten Herstellungsverfahren ist, die Vorderfläche des Substrats 1 mit einem Maskenmaterial, wie beispielsweise Siliziumoxyd, abgedeckt und in einer Mischatmosphäre eines BBr&sub3;-Gases und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Somit wird Oxyd, das Bor in einer hohen Konzentration enthält, vollständig über dem Substrat 1 gebildet, und das Bor hoher Konzentration wird in eine feste Phase nur von der Seite der Rückfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde. Folglich wird eine Schicht vom p&spplus;-Typ 3 auf der Rückseite des Si-Substrats 1 gebildet, und die Si-Ge-Schicht 4 erlangt eine Leitfähigkeit vom p&spplus;-Typ.
  • Nach Entfernung des Oxyds oder des Maskenmaterials auf dem Substrat 1 wird eine. Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 mit einer hohen Konzentration, die so hoch wie 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;³ oder höher ist, auf der Vorderfläche des Substrats 1 gebildet. Bei der Bildung der Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 wird, wie es der Fall bei den ersten, und zweiten Herstellungsverfahren ist, die Rückfläche des Substrats 1 mit einem Maskenmaterial abgedeckt und dann in einer Mischatmosphäre aus POCl&sub3;-Gas und Sauerstoff auf eine Temperatur im Bereich von 500ºC bis 1200ºC erwärmt. Somit wird Oxyd, das Phosphor in einer hohen Konzentration enthält, vollständig über dem Substrat 1 gebildet, und das Phosphor hoher Konzentration wird in eine feste Phase nur auf der Seite der Vorderfläche des Substrats 1 diffundiert, die nicht maskiert wurde.
  • Somit werden, die Diffusionsschicht vom n&spplus;-Typ 2 auf der Seite der Vorderfläche, d. h. der lichtempfangenden Oberfläche des Si-Substrats 1, und die Diffusionsschicht vom p&spplus;-Typ 3 auf der Rückfläche gebildet, wobei die Si-Ge-Legierungsschicht 4 innerhalb der leitenden Schicht vom p&spplus;-Typ auf der Seite der Rückfläche gebildet wird.
  • Es sei bemerkt, dass bei dem dritten Herstellungsverfahren eine Ge-Schicht als zweite Schicht 4b mit einem schmalen Bandabstand anstatt der Si-Ge-Schicht gebildet werden kann.
  • Die Si-Ge-Legierungsschicht 4 mit einem schmalen Bandabstand kann ebenfalls direkt in Berührung mit dem Substrat vom p&supmin;- Typ 1, ohne dazwischen eine Schicht vom p&spplus;-Typ 3 anzuordnen, gebildet werden.
  • Wenn die Si-Ge-Legierungsschicht oder die Ge-Schicht mittels CVD gebildet wird, kann ein ein Dotierungsfremdstoff enthaltenes Gas in das Materialgas gemischt werden, um die Dotierung gleichzeitig mit der Bildung der Schicht durchzuführen.
  • Es ist offensichtlich, dass eine Antireflex-Form, wie beispielsweise eine Texturstruktur mit feinen Konkaven und Konvexen oder ein Passivierungsfilm auf der Seite der lichtempfangenden Oberfläche der Solarzelle gebildet werden kann.
  • Um einen ausreichenden photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad durch die Solarzelle in Fig. 1 zu erreichen, ist es wünschenswert, das meiste Licht in dem von Si absorbierbaren Wellenlängenbereich innerhalb der Region des Si-Substrats 1 umzuwandeln. Der Lichtabsorptions- Koeffizient von Si ist jedoch relativ klein, und daher weist die Substrat-Region 1 wünschenswerterweise eine Dicke von mehreren Hundert um auf, um das meiste Licht zu absorbieren, das in elektrische Leistung durch Si in der Si-Substrat- Region 1 umgewandelt werden kann. Andererseits steigt, wenn die Dicke des Si-Substrats 1 ansteigt, das Gewicht der Solarzelle an, was für die Anwendung als eine Raumfahrt- Solarzelle nicht vorzuziehen ist.
  • Fig. 2A, 2B und 2C zeigen schematisch Querschnittstrukturen von Solarzellen gemäß weiterer Beispiele der Erfindung, die den oben beschriebenen Nachteil überwinden, können. Die in Fig. 2A bis 2C gezeigten Solarzellen sehen der in Fig. 1 gezeigten ähnlich, wobei sie jedoch zusätzlich mit p&spplus;-Halbleiterzwischenschichten 6, 6a bzw. 6b versehen sind. Genauer gesagt werden die Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b mit, Brechungsindizes, die kleiner als diejenigen von Si sind, und mit Bandabständen, die größer als diejenigen der Si1-xGex (0 < x &le; 1)-Schicht vom p&spplus;-Typ 4 sind, mindestens teilweise entlang den Oberflächen parallel zu jeweiligen Si/SiGe- Grenzen gebildet. Die Halbleiterzwischenschicht reflektiert durch Si absorbierbares Licht in der Region des Si-Substrats 1 und arbeitet, um die Lichtabsorption innerhalb der Si- Substrat-Region zu erhöhen. Ausserdem werden die Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b jeweils p&spplus;-dotiert, um den Injektionswirkungsgrad der von der Si1-xGex-Schicht 4 injizierten Minoritätsträger (Elektronen) zu erhöhen.
  • Als Material für die Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b kann beispielsweise SiOx, SiNx und SiC verwendet werden. Es ist bekannt, dass SiOx und SiNx ihre Eigenschaften zwischen halbleitend und isolierend abhängig von dem. Verhältnis von 0 oder N ändern. SiC hat besonders als ein elektronisches Material hoher Temperatur in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt. Tabelle 1
  • Tabelle 1 stellt die Brechungsindizes n und die Bandabstände Eg verschiedener Materialien dar. In Tabelle 1 werden SiO&sub2; und Si3N4 als typische Beispiele von SiOx bzw. SiNx aufgeführt. Die Brechungsindizes n0,4 und n1,2 sind Brechungsindizes bezüglich Licht mit Wellenlängen von 400 nm bzw. 1200 nm. Es ist aus Tabelle 1 ersichtlich, dass SiO&sub2;, Si&sub3;N&sub4; und SiC Brechungsindizes n, die kleiner als Si sind, und Bandabstände Eg, die größer als Si sind, aufweisen. Basierend auf diesen Tatsachen sei bemerkt, dass SiOx, SiNx und SiC vorzugsweise als Materialien für die Halbleiterzwischenschichten 6, 6a bzw. 6b verwendet werden können.
  • Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die Spektralverteilung von Sonnenlicht AM0 im Weltraum zeigt. Genauer gesagt stellt die Abszisse der graphischen Darstellung die optischen Wellenlängen dar, während die Ordinate die spektrale Bestrahlungsstärke darstellt. Bei der Spektralverteilung in Fig. 3 wird Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von ungefähr 400 nm bis 1100 nm, das dem Bandabstand von Si von ungefähr 1,1 eV entspricht, in elektrische Leistung vorzugsweise innerhalb der Region des Si-Substrats 1 umgewandelt. Anstatt es durch photoelektrische Umwandlung innerhalb der Si1-xGex-Schicht erzeugte Minoritätsträgern zu erlauben, durch den Rückflächen-Übergang 5 zu laufen, um einen p&supmin;-Übergang zu bilden, werden innerhalb der Region des Si-Substrats 1 erzeugten Minoritätsträger offensichtlich eine längere Lebensdauer aufweisen. Um das meiste Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1100 nm innerhalb der Region des Si-Substrats in der Solarzelle in Fig. 1 zu absorbieren, muss das Substrat 1 jedoch eine Dicke so groß wie ungefähr 500 um aufweisen, was das Gewicht der Solarzelle, wie bei dem oben beschriebenen Fall, nachteilig erhöht.
  • Inzwischen neigt gemäß der Prinzipien der Optik, wenn Licht in ein Material mit einem kleinen Brechungsindex von einem Material mit einem größeren Brechungsindex durch die Grenze zwischen diesen Materialien kommt, das Licht dazu, von der Grenze reflektiert zu wenden. Die Bereitstellung von Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b mit einem Brechungsindex kleiner Si auf der Rückfläche des Si-Substrats 1 ermöglicht Licht, darauf zu reflektieren und in das Si- Substrat 1 zurückgeführt zu werden. Da eine Antireflex-Form, wie beispielsweise eine Texturstruktur, herkömmlicherweise auf der lichtempfangenden Vorderfläche einer Silizium- Solarzelle vorgesehen ist, kann Licht mit Wellenlängen im Bereich von ungefähr 400 nm bis 1100 nm in der Region des Si- Substrats 1 durch Mehrfach-Reflexion zwischen der Vorderfläche der Solarzelle und den. Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b ausreichend photoelektrisch umgewandelt werden.
  • Es sei bemerkt, dass die Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b für Licht mit Wellenlängen von ungefähr 1100 nm bis 1900 nm durchlässig sein müssen, um in elektrische Leistung durch die Si1-xGex-Schicht 4 umgewandelt zu werden. Genauer gesagt müssen die Bandabstände Eg der Halbleiterzwischenschichten 6, 6a und 6b größer als der Bandabstand Eg von Si1-xGex sein. (Der größte ist ungefähr 1,1 eV für Si.)
  • In dem Folgenden werden die in Fig. 2A bis 2C gezeigten Solarzellen weiter besonders beschrieben.
  • Die Solarzelle in Fig. 2 sieht derjenigen in Fig. 1 ähnlich, wie sie oben beschrieben ist, wobei jedoch die Halbleiterzwischenschicht vom p&spplus;-Typ 6 entlang der gesamten Grenze zwischen der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 und der Si1-xGex- Schicht vom p&spplus;-Typ 4 auf der Seite der Rückfläche des Si- Substrats 1 vorgesehen ist. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Energiebandstruktur, die der Solarzelle in Fig. 2A entspricht. Genauer gesagt weist die Halbleiterzwischenschicht 6 einen größeren Bandabstand Eg als das Si-Substrat 1 auf. Die Halbleiterzwischenschicht 6 weist einen Brechungsindex auf, der kleiner als der des Si- Substrats 1 und der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 ist. Licht, das in dem Si-Substrat 1 und der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 nicht absorbiert wurde, von dem Licht, das in elektrische Leistung durch Si umgewandelt werden kann, wird auf das Si-Substrat 1 zurück reflektiert, und das reflektierte Licht kann durch Si photoelektrisch umgewandelt werden. Genauer gesagt können durch die Funktion der Halbleiterzwischenschicht 6, die durch Erhöhen der Dicke des Si-Substrats 1 erreichten Wirkungen ohne tatsächliches Erhöhen des Gewichts der Solarzelle erreicht werden.
  • Es sei bemerkt, dass die Halbleiterzwischenschicht 6 nicht vollständig entlang der Grenze zwischen der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 und der Si1-xGex-Schicht 4 vorgesehen werden muss.
  • Bei der Solarzelle in Fig. 2B ist die Halbleiterzwischenschicht vom p&spplus;-Typ 6a teilweise entlang der Grenze der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 und der Si1-xGex-Schicht vom p&spplus;-Typ 4 gebildet. Die Gitterkonstanten sind nicht die gleichen wie diejenigen von Si, und es ist daher für die Halbleiterzwischenschicht 6a vorzuziehen, dass sie teilweise gebildet und von der Si1-xGex-Schicht 4 vergraben wird. Um die teilweise gebildete Halbleiterzwischenschicht 6a mit der Si1-xGex-Schicht 4 zu vergraben, wird die Aufwachsrate der Si1-xGex-Schicht 4 in der Richtung der Verbreiterung innerhalb der Oberfläche größer als in der Richtung der Dicke bei seiner Aufbringung gemacht. Es wird basierend auf einer Technik zum Aufwachsen eines Dünnfilms aus einer III-V- Gruppen-Halbleiterverbindung vermutet, dass das Auswählen der (110)-Ebene als eine Hauptebene des Si-Substrats beispielsweise ein derartiges Aufwachsen der Si1-xGex-Schicht 4 erlauben kann.
  • Die Solarzelle in Fig. 2C umfasst eine Mehrzahl von Halbleiterzwischenschichten vom p&spplus;-Typ 6a und 6b, die teilweise entlang einer Mehrzahl von Oberflächen parallel zu der Grenze zwischen der Si-Schicht vom p&spplus;-Typ 3 und der Si1-xGex-Schicht vom p&spplus;-Typ 4 gebildet sind. Die teilweisen Bildungsregionen der ersten Halbleiterzwischenschicht 6a und der zweiten Halbleiterzwischenschicht 6b sind vorzugsweise voneinander verschoben, so dass eine gewünschte Wirkung der optischen Reflexion erreicht werden kann und der Strom von Minoritätsträgern ebenfalls nicht behindert wird.
  • Fig. 5A bis 5F veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer Zelle, die der in Fig. 2B gezeigten Solarzelle entspricht.
  • In Fig. 5A ist ein Si-Substrat vom p&supmin;-Typ 1 mit einer Dicke im Bereich von 30 um bis 500 um hergestellt. Das Si-Substrat 1 weist vorzugsweise (110) als eine Hauptebene auf.
  • In Fig. 5B ist eine p&spplus;-Schicht 3 auf der Seite der Rückfläche des Si-Substrats 1 durch thermische Diffusion gebildet, wie es der Fall bei der in Fig. 1 bei (A) gezeigten Zelle ist. Diese p&spplus;-Schicht 3 wird außerdem mit Ge- Ionen mittels Ionenimplantation implantiert. Die Ge- Ionenimplantation bewirkt, das die Gitter-Fehlübereinstimmung mit einer Si1-xGex-Schicht 4a, die später zu bilden ist, gemindert wird. Hinsichtlich der Implantationsbedingungen kann eine geeignete Implantationsenergie beispielsweise im Bereich von 10 keV bis 200 keV und eine geeignete Dosis im Bereich von 1 · 10¹&sup5; bis 1 · 10¹&sup8; cm&supmin;² verwendet werden. Das Substrat 1, das in seiner p&spplus;-Schicht 3 implantierte Ge-Ionen aufweist, wird dann bei einer geeigneten Temperatur im Bereich von 500ºC bis 900ºC getempert, und das Substrat 1 ist somit aktiviert. Es sei bemerkt, dass die p&spplus;-Schicht 3 durch Implantieren von Borionen gebildet werden kann, wobei in diesem Fall eine p&spplus;-Schicht vor oder nach der Ge- Ionenimplantation unabhängig gebildet, werden kann.
  • In Fig. 5C ist eine Halbleiterzwischenschicht 6 auf einer p&spplus;-Schicht 3 gebildet, die implantiertes Ge enthält. Als Halbleiterzwischenschicht 6 kann es SiH&sub4; und N&sub2;O ermöglicht werden, bei ungefähr 650ºC beispielsweise mittels CVD zu reagieren, um SiO&sub2; zu bilden. Ferner kann es als Halbleiterzwischenschicht 6 SiH&sub4; und NH&sub3; ermöglicht werden, bei ungefähr 400ºC zu reagieren, um SiNx zu bilden. Ferner kann es als Halbleiterzwischenschicht 6 SiHCl&sub3; und C&sub3;H&sub8; ermöglicht werden, bei einer Temperatur von ungefähr 1000ºC unter einem verringerten Druck von ungefähr 200 Pa zu reagieren, um SiC zu bilden. Beim Bilden derartiger Halbleiterzwischenschichten erlaubt das Einstellen eines Gasmischverhältnisses und das Hinzufügen eines Fremdstoffs ebenfalls eine gewünschtes p&spplus;-Dotierung. Das Material der Halbleiterzwischenschicht 6 kann geeignet ausgewählt werden, wobei die folgenden Schritte berücksichtigt werden. Wenn die thermische Diffusion bei einer relativ hohen Temperatur beispielsweise später bei einem Schritt eines Bildens eines pn-Übergangs verwendet wird, wird. SiC vorzugsweise als das Material der Halbleiterzwischenschicht 6 ausgewählt, während, falls Ionenimplantation oder CVD bei einer relativ niedrigen Temperatur beim Bilden, des pn-Übergangs verwendet wird, SiOx oder SiNx ausgewählt werden können.
  • In Fig. 5D ist die Halbleiterzwischenschicht 6 teilweise mittels einer bekannten Photolithographie-Technik gefenstert, und die Rückfläche des Substrats ist teilweise freigelegt. Die somit gemusterte Halbleiterzwischenschicht 6a kann mittels einer bekannten selektiven Aufwachs-Technik anstatt der Photolithographie-Technik gebildet werden. In diesem Fall kann die Halbleiterzwischenschicht 6a direkt auf der p&spplus;- Schicht 3 in Fig. 5B gebildet werden, wobei der in Fig. 5C gezeigte Schritt weggelassen wird.
  • In Fig. 5E wird eine Si1-xGex-Schicht vom p&spplus;-Typ 4a mittels CVD aufgebracht, wobei eine GeH&sub4;, SiH&sub4; und einen Fremdstoff vom p-Typ enthaltende Gasmischung bei einer Temperatur im Bereich von ungefähr 700ºC bis 1000ºC thermisch zerlegt wird. Die Si1-xGex-Schicht vom p&spplus;-Typ 4a kann durch Plasma-CVD mit einer HF-Leistung von ungefähr 300 Wund bei einer Temperatur von ungefähr 300ºC aufgebracht werden. Es sei bemerkt, dass das Zusammensetzungsverhältnis x in der Si1-xGex-Schicht 4a durch Einstellen der Zusammensetzung des Mischgases geändert werden kann.
  • In Fig. 5F wird, wie es der Fall bei, der bei (A) in Fig. 1 gezeigten Zelle ist, eine n&spplus;-Schicht 2 auf der Vorderfläche des Substrats 1 gebildet, um einen pn-Übergang zu bilden. Dann werden eine bekannte Antireflex-Beschichtung 7 und eine Vorderflächen-Elektrode auf der n&spplus;-Schicht 2 und eine Rückflächen-Elektrode 9 auf der Si1-xGex-Schicht 4a gebildet, womit die Solarzelle fertiggestellt ist.
  • Fig. 6A bis 6C veranschaulichen einen Schritt zur Herstellung einer Zelle, die der in Fig. 2C gezeigten Solarzelle entspricht.
  • Fig. 6A zeigt den Zustand, bei dem eine gemusterte zweite Halbleiterzwischenschicht 6a auf der Si1-xGex-Schicht 4a gebildet ist. Die zweite Halbleiterzwischenschicht 6b wird gleichzeitig mit der ersten Halbleiterzwischenschicht 6a gebildet. Zu dieser Zeit sind die relativer. Positionen eines Öffnungsabschnitts, der in der Halbleiterzwischenschicht 6a enthalten ist, und eines Öffnungsabschnitts, der in der zweiten Halbleiterzwischenschicht 6b enthalten ist, vorzugsweise voneinander verschoben. Dann kann Licht, das nicht von der ersten Halbleiterzwischenschicht 6a reflektiert wird, von der zweiten Halbleiterzwischenschicht wirksam reflektiert werden. Es sei bemerkt, dass das Verhältnis der Öffnungsabschnitte, die in der ersten Halbleiterzwischenschicht 6a belegt sind, nicht mit dem Verhältnis der Öffnungsabschnitte, die bei der zweiten Halbleiterzwischenschicht 6b belegt sind, übereinstimmen muss.
  • In Fig. 6B wird die zweite Halbleiterzwischenschicht 6b mit einer zweiten Si1-xGex-Schicht 4b abgedeckt. Die zweite Si1- xGex-Schicht kann auf die gleiche Art und Weise wie die erste Si1-x-Gex-Schicht 4b gebildet werden. Bei der ersten Si1-xGex- Schicht 4a und der zweiten Si1-xGex-Schicht 4b müssen die durch x dargestellten Zusammensetzungsverhältnisse nicht gleich sein, und x ist bei der zweiten Si1-xGex-Schicht 4b vorzugsweise größer als x bei der ersten Si1-xGex-Schicht 4a.
  • In Fig. 6C wird, wie in Fig. 5F, eine n&spplus;-Schicht 2 auf der Seite der Vorderfläche des Substrats 1 gebildet, um einen pn- Übergang zu bilden. Eine Antireflex-Beschichtung 7 und eine Vorderflächen-Elektrode 8 werden auf der n&spplus;-Schicht 2 gebildet, und eine Rückflächen-Elektrode 9 wird auf der zweiten Si1-xGex-Schicht 4b gebildet, womit die Solarzelle fertiggestellt ist.
  • Wie es oben beschrieben ist, erlaubt gemäß der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung der Si1-xGex-Schicht auf der Rückfläche der. Solarzelle eine ausreichende elektrische Umwandlung von Licht mit kurzen Wellenlängen, die hohe Energie aufweisen, durch die dünne n&spplus;-Schicht auf der Vorderfläche oder dem relativen dicken p-Substrat, während Licht, das nicht durch Si mit einem breiten Bandabstand in elektrische Leistung umgewandelt wurde, von dem Si1-xGex mit einem schmalen Bandabstand umgewandelt wird, wodurch ein hoher photoelektrischer Umwandlungs-Wirkungsgrad erreicht werden kann, und durch Licht mit langen Wellenlängen erzeugte unerwünschte Wärme wird verringert, wodurch ein stabiler Zellenbetrieb möglich wird.
  • Ausserdem mildert die Anwendung von Ionenimplantations- Techniken beim Bilden der Si1-xGex-Schicht die Gitter- Fehlübereinstimmung zwischen dem monokristallinen Si-Substrat und der Si1-xGex-Schicht, und daher kann eine hochzuverlässige Solarzelle bereitgestellt werden.
  • Da außerdem die Halbleiterzwischenschicht einfallendes Licht zu der Seite des Si-Substrats hin reflektiert, kann das Si- Substrat dünn ausgebildet werden. Somit kann das Gewicht einer derartigen Solarzelle verringert und diese kann bevorzugter als eine Raumfahrt-Solarzelle verwendet werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt wurde, ist es offensichtlich, dass dies nur mittels Darstellung und Beispiel und nicht begrenzend anzusehen ist, wobei der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims (8)

1. Solarzelle mit:
einem monokristallinen Si-Substrat (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps;
einer ersten Diffusionsschicht (2) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf einer ersten Hauptoberflächenseite des Substrats (1) gebildet ist;
einer zweiten Diffusionsschicht, (3) des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf einer zweiten Hauptoberflächenseite des Substrats gebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration höher als diejenige des Substrats aufweist, und mit
einer Halbleiterschicht (4, 4a) des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der zweiten Diffusionsschicht (3) gebildet ist und einen schmaleren Bandabstand als denjenigen von Si und eine Fremdstoffkonzentration höher als diejenige des Substrats aufweist.
2. Solarzelle gemäß Anspruch 1, bei der die Halbleiterschicht (4, 4a), die den schmaleren Bandabstand aufweist, eine Si-Ge-Legierungsschicht ist.
3. Solarzelle gemäß Anspruch 1, bei der die Halbleiterschicht (4) mit dem schmaleren Bandabstand eine Ge-Schicht ist.
4. Solarzelle gemäß Anspruch 1, bei der die Halbleiterschicht (4) eine erste Si-Ge-Legierungs-Unterschicht (4a) und eine zweite Si-Ge-Legierungs-Unterschicht (4b) umfasst, die betrachtet von der ersten Hauptoberflächenseite in dieser Reihenfolge angeordnet sind, und die zweite Unterschicht (4b) einen Bandabstand aufweist, der schmaler als derjenige der ersten Unterschicht (4a) ist.
5. Solarzelle gemäß Anspruch 1, bei der die Halbleiterschicht (4) eine Si-Ge-Legierungs-Unterschicht (4a) und eine Ge-Unterschicht (4b) umfasst, die betrachtet von der ersten Hauptoberflächenseite in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
6. Verfahren zur Herstellung der Solarzelle gemäß Anspruch 2, mit folgenden Schritten:
Erstellen eines monokristallinen Si-Substrats (1); und
Bilden der Si-Ge-Legierungsschicht (4, 4a,) durch Implantieren von Ge-Ionen in die zweite Hauptoberflächenseite des Substrats.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner mit dem Schritt eines Aufbringens einer zusätzlichen. Si-Ge-Legierungsschicht (4b) auf der zuerst erwähnten Si-Ge-Legierungsschicht (4a).
8. Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner mit dem Schritt eines Aufbringens einer Ge-Schicht (4b) auf der Si-Ge-Legierungsschicht (4a).
DE69624981T 1995-06-05 1996-06-05 Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Lifetime DE69624981T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13821895 1995-06-05
JP06642196A JP3223102B2 (ja) 1995-06-05 1996-03-22 太陽電池セルおよびその製造方法

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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3468670B2 (ja) * 1997-04-28 2003-11-17 シャープ株式会社 太陽電池セルおよびその製造方法
DE19743692A1 (de) * 1997-10-02 1999-04-08 Zae Bayern Multifunktionsschicht zur Verbesserung des Wirkungsgrades von kristallinen Dünnschicht Silizium Solarzellen
JP4244549B2 (ja) 2001-11-13 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 光電変換素子及びその製造方法
US6660928B1 (en) 2002-04-02 2003-12-09 Essential Research, Inc. Multi-junction photovoltaic cell
US7790574B2 (en) 2004-12-20 2010-09-07 Georgia Tech Research Corporation Boron diffusion in silicon devices
US7501331B2 (en) * 2006-03-31 2009-03-10 Sandisk 3D Llc Low-temperature metal-induced crystallization of silicon-germanium films
US7655542B2 (en) * 2006-06-23 2010-02-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for depositing a microcrystalline silicon film for photovoltaic device
FR2910711B1 (fr) * 2006-12-20 2018-06-29 Centre Nat Rech Scient Heterojonction a interface intrinsequement amorphe
US20080173350A1 (en) * 2007-01-18 2008-07-24 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US8203071B2 (en) * 2007-01-18 2012-06-19 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US7582515B2 (en) * 2007-01-18 2009-09-01 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080223440A1 (en) * 2007-01-18 2008-09-18 Shuran Sheng Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
US20080245414A1 (en) * 2007-04-09 2008-10-09 Shuran Sheng Methods for forming a photovoltaic device with low contact resistance
US8772079B2 (en) * 2007-05-24 2014-07-08 International Business Machines Corporation Backside contacting on thin layer photovoltaic cells
US7875486B2 (en) * 2007-07-10 2011-01-25 Applied Materials, Inc. Solar cells and methods and apparatuses for forming the same including I-layer and N-layer chamber cleaning
US20090104733A1 (en) * 2007-10-22 2009-04-23 Yong Kee Chae Microcrystalline silicon deposition for thin film solar applications
US20090130827A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-21 Soo Young Choi Intrinsic amorphous silicon layer
EP2215652A4 (de) * 2007-11-02 2011-10-05 Applied Materials Inc Plasmabehandlung zwischen abscheidungsprozessen
DE102008030693A1 (de) * 2008-07-01 2010-01-14 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Heterojunction-Solarzelle mit Absorber mit integriertem Dotierprofil
US8895842B2 (en) * 2008-08-29 2014-11-25 Applied Materials, Inc. High quality TCO-silicon interface contact structure for high efficiency thin film silicon solar cells
US20100059110A1 (en) * 2008-09-11 2010-03-11 Applied Materials, Inc. Microcrystalline silicon alloys for thin film and wafer based solar applications
WO2011011301A2 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 Applied Materials, Inc. A mixed silicon phase film for high efficiency thin film silicon solar cells
WO2011046664A2 (en) * 2009-10-15 2011-04-21 Applied Materials, Inc. A barrier layer disposed between a substrate and a transparent conductive oxide layer for thin film silicon solar cells
TWI411116B (zh) * 2009-11-17 2013-10-01 Epistar Corp 一種高效率太陽能電池
US20110126875A1 (en) * 2009-12-01 2011-06-02 Hien-Minh Huu Le Conductive contact layer formed on a transparent conductive layer by a reactive sputter deposition
CN102097499B (zh) * 2009-12-14 2015-02-18 晶元光电股份有限公司 太阳能电池
JP5484950B2 (ja) * 2010-02-23 2014-05-07 三洋電機株式会社 太陽電池
US20110232753A1 (en) * 2010-03-23 2011-09-29 Applied Materials, Inc. Methods of forming a thin-film solar energy device
CN102054890B (zh) * 2010-10-29 2013-01-02 中国科学院半导体研究所 一种单晶薄膜异质结太阳电池及其制备方法
US10043934B2 (en) * 2011-06-08 2018-08-07 International Business Machines Corporation Silicon-containing heterojunction photovoltaic element and device
KR101788163B1 (ko) * 2016-02-12 2017-11-15 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
KR101772432B1 (ko) * 2016-02-15 2017-08-30 규 현 최 다중밴드 Si-Ge 박막 단결정을 이용한 태양전지 및 그의 효율 개선방법
JP2019159273A (ja) * 2018-03-16 2019-09-19 日本電気株式会社 電界吸収型光変調器
JP2019186517A (ja) * 2018-03-30 2019-10-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 多接合型光エネルギー変換素子およびそれを具備するデバイス、並びにＳｒＺｎ２Ｎ２の製造方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3615855A (en) * 1969-04-03 1971-10-26 Gen Motors Corp Radiant energy photovoltalic device
US3990101A (en) * 1975-10-20 1976-11-02 Rca Corporation Solar cell device having two heterojunctions
US4158577A (en) * 1978-07-05 1979-06-19 Milnes Arthur G High output solar cells
DE3237338A1 (de) * 1982-10-08 1984-04-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 8000 München Ausgangsmaterial fuer epitaxiale silizium-solarzellen
JPS6063968A (ja) * 1984-04-02 1985-04-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 太陽電池
JPS61188927A (ja) * 1985-02-15 1986-08-22 Sharp Corp 化合物半導体装置
JPH04168769A (ja) * 1990-10-31 1992-06-16 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子の製造方法
JPH04249374A (ja) * 1991-02-05 1992-09-04 Sharp Corp 光電変換素子
JPH0582812A (ja) * 1991-09-25 1993-04-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 太陽電池
JP3048732B2 (ja) * 1991-11-25 2000-06-05 三洋電機株式会社 光起電力装置
JPH05259075A (ja) * 1992-03-12 1993-10-08 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1231648A3 (de) 2004-12-08
JP3223102B2 (ja) 2001-10-29
DE69624981D1 (de) 2003-01-09
DE69636605T2 (de) 2007-08-16
DE69636605D1 (de) 2006-11-16
JPH0955521A (ja) 1997-02-25
EP0747972B1 (de) 2002-11-27
EP1231648B1 (de) 2006-10-04
EP0747972A3 (de) 1997-11-19
EP0747972A2 (de) 1996-12-11
US5738732A (en) 1998-04-14
EP1231648A2 (de) 2002-08-14

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