EP3186838A1 - Halbleiterstruktur, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

Halbleiterstruktur, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung

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EP3186838A1
EP3186838A1 EP15754218.4A EP15754218A EP3186838A1 EP 3186838 A1 EP3186838 A1 EP 3186838A1 EP 15754218 A EP15754218 A EP 15754218A EP 3186838 A1 EP3186838 A1 EP 3186838A1
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EP
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adhesion promoter
substrate
semiconductor structure
semiconductor layer
semiconductor
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Withdrawn
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EP15754218.4A
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English (en)
French (fr)
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Stefan Reber
Stefan Lindekugel
Regina PAVLOVIC
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    • H10F77/42—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor structure comprising a substrate and a semiconductor layer, which are connected to one another in a material-bonded manner via a thermally and / or chemically cured adhesion promoter. Likewise, the invention relates to a method for producing such cohesive connections. Use in such semiconductor structures, in particular as a solar cell or solar cell module.
  • One approach to reducing the cost of manufacturing photovoltaic modules is to use a thin silicon layer that is processed for mechanical stabilization on a low cost substrate.
  • the thin layers can be made in different ways, with one possibility being the silicon layer transfer process.
  • a thin silicon layer is used as a seed layer for the epitaxial growth of the active layer and detached from a wafer or directly to a block. Since free-standing layers, the other processes to the solar cell only with undergo low yield, it is close to reinforce them by a stable substrate.
  • solar cells which are produced by means of the layer transfer process are not detached from the mother substrate until later in the solar cell process and are fixed with silicone on a glass substrate.
  • Both the substrate and the connection between substrate and silicon foil must withstand the following process steps.
  • the requirements for the tie layer vary depending on the concept.
  • the detachment takes place before or after the epitaxial thickening, which entails different demands on the temperature resistance and / or on the purity of the material.
  • the formation of an atomic bond involves extremely high demands on cleanliness and surface polish, so this process will hardly meet the necessary cost requirements of a non-concentrating PV technology.
  • the adhesion promoter For use, in particular in the production of photovoltaic modules, the adhesion promoter must fulfill the following requirements:
  • the primer must be stable against high temperatures
  • Conductive as well as electrically insulating bonding agents should be used. be made possible.
  • silicone as a bonding agent directly on the module glass. Due to the low thermal stability of silicones, however, these systems can no longer be used at high-temperature treatment steps above 200 ° C. This technology is described in F. Dross, et al., Crystalline thin-foil Silicon solar cells: where crystalline quality meets thin-film processing, Prog. Photovolt: Res.Appl. 2012, 20, p. 770-784 describe.
  • a semiconductor structure comprising at least one substrate and at least one semiconductor layer deposited on the substrate at least in regions, wherein a first semiconductor layer is adhesively bonded to the substrate at least in regions by means of a thermally and / or chemically cured adhesion promoter.
  • the cured adhesion promoter has a thermal stability up to a temperature of at least 700 ° C.
  • the adhesion promoter has a temperature stability up to temperatures of 800 to 1,300 ° C, which is to be understood by temperature stability, that in this temperature range substantially no metallic impurities are released. This is to be understood as meaning that a surface-normalized stream of impurity atoms is released from the adhesion promoter into the semiconductor layer of less than 10 ⁇ 11 atoms per minute and cm 2 through outgassing and / or diffusion.
  • the adhesion promoter contains at least one filler.
  • This is in particular selected from the group consisting of sheet silicates, quartz particles, metal particles, silicon powder, ceramic powder and mixtures thereof.
  • the use of fillers is particularly advantageous if the surfaces of the semiconductor structure or of the substrate are not completely planar, so that the fillers make it possible to compensate for unevenness in the surfaces of the substrate and / or the semiconductor structure.
  • the adhesion promoter or the filler provided with adhesion promoter optical properties that allows a reflection of at least 50% of the incident radiation in the wavelength range of 800 to 1200 nm.
  • the adhesion promoter layer can serve as a reflector layer within the semiconductor structure.
  • the adhesion promoter may be electrically insulating or electrically conductive.
  • the adhesion promoter is preferably electrically conductive.
  • the bonding agent is necessarily electrically conductive.
  • a preferred variant provides, for example, that on the first semiconductor layer - on the side facing away from the substrate - at least partially an adhesion promoter and then at least one further semiconductor layer is applied. This process can be continued with any number of semiconductor layers.
  • the semiconductor layers may have different physical properties. These physical properties include e.g. different spectral properties for the absorption of incident radiation in different wavelength ranges or a different conductivity.
  • the at least one substrate and / or the at least one semiconductor layer preferably have a porosity, at least in regions, which makes it possible to remove outgassing arising during a thermal treatment.
  • This porosity of substrate or semiconductor layer may preferably be in the range of 5 to 60%.
  • the material of the at least one substrate is preferably selected from the group consisting of silicon, sintered silicon, graphite, quartz, Borosilicate glass, glass, ceramic materials, and III-V compound semiconductors, especially ZrS0 4 , SiN, Al 2 O 3 , SiC, GaAs, InP, GaP, GaN, AIGaAsP, and material composites thereof.
  • the semiconductor structure is preferably a solar cell, in particular a wafer-equivalent solar cell, a multiple solar cell or a thin-film solar module.
  • the invention likewise provides a method for producing a semiconductor structure comprising at least one substrate and at least one semiconductor layer having the structure described above.
  • an adhesion promoter and then a semiconductor layer are at least partially applied to the substrate and / or on the semiconductor layer, and then the adhesion promoter is cured thermally and / or chemically, so that a material-locking connection between substrate and semiconductor layer is produced.
  • a bonding agent a compound is used, which has a thermal stability up to a temperature of at least 700 ° C.
  • the application and curing of the adhesion promoter takes place in a continuous process.
  • the semiconductor structure described above is preferably in solar cells or a solar cell module used.
  • the figure shows the spectrally resolved direct reflection of a several 10 ⁇ thick silicon foil before ("free-standing foil”) or after bonding with Si0 2 ("attached").
  • the curves strive before / after gluing apart.
  • the curve without gluing shows the typical back reflection of the light at the back of a silicon foil, which then emerges from the back to the front again and is detected there (in technical jargon called "escape peak") after passing through the film light without absorption and back reflection is transmitted from the back and is not measured.
  • the "escape peak" portion is greatly increased due to the back reflection of a portion of the transmitted light from the adhesive layer into the foil and further to the front where it exits and is measured.
  • silicon layer thickness is large enough to absorb most of this light, so it does not contribute to increased reflection at the front.

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  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur aus einem Substrat und einer Halbleiterschicht, die über einen thermisch und/oder chemisch ausgehärteten Haftvermittler miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger stoffschlüssiger Verbindungen. Verwendung in derartige Halbleiterstrukturen, insbesondere als Solarzelle bzw. Solarzellenmodul.

Description

Halbleiterstruktur, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft eine Halbleiterstruktur aus einem Substrat und einer Halbleiterschicht, die über einen thermisch und/oder chemisch ausgehärteten Haftvermittler miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung derartiger stoffschlüssiger Verbindungen. Verwendung in derartige Halbleiterstrukturen, insbesondere als Solarzelle bzw. Solarzellenmodul.
Ein Ansatz zur Senkung der Herstellungskosten von photovoltaischen Modulen ist die Verwendung einer dünnen Siliziumschicht, die zur mechanischen Stabilisierung auf einem kostengünstigen Substrat prozessiert wird. Die dünnen Schichten können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden, wobei eine Möglichkeit der Silizium-Schichttransfer-Prozess ist. Hier wird eine dünne Siliziumschicht als Keimschicht für das epitaktische Aufwachsen der aktiven Schicht verwendet und von einem Wafer oder auch direkt einem Block abgelöst. Da freistehende Schichten die weiteren Prozesse zur Solarzelle nur mit geringer Ausbeute durchlaufen können, liegt es nahe sie durch ein stabiles Substrat zu verstärken.
Oft werden Solarzellen, die mittels des Schichttransfer-Prozesses hergestellt werden erst zu einem späteren Zeitpunkt des Solarzellenprozesses vom Muttersubstrat abgelöst und mit Silikon auf einem Glassubstrat befestigt.
Andere Möglichkeiten sind das Herstellen einer Verbindung auf atomarer Ebene zwischen der Ablöseschicht und dem Substrat („Bonden", z.B. auf Silizium oder Glas), bei dem beide Oberflächen sehr glatt und rein sein müssen, oder mittels Aluminium-Legieren, wobei eine leitfähige Verbindung hergestellt wird.
Sowohl das Substrat als auch die Verbindung zwischen Substrat und Silizium- Folie müssen den folgenden Prozessschritten standhalten. Die Anforderungen an die Verbindungsschicht variieren je nach Konzept.
So kann z.B. das Ablösen vor oder nach dem epitaktischen Verdicken erfolgen, was unterschiedliche Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit und/oder an die Reinheit des Materials mit sich bringt. Die Ausbildung eines atomaren Bonds ist mit extrem hohen Anforderungen an die Reinheit und Oberflächenpolitur verbunden, daher wird dieser Prozess kaum die notwendigen Kostenanforderungen einer nicht-konzentrierenden PV-Technologie erfüllen.
Für den Einsatz insbesondere im Bereich der Herstellung von photovoltai- schen Modulen muss der Haftvermittler folgende Voraussetzungen erfüllen:
1. Durch den Verbindungsprozess erfolgt keine Beschädigung der in der Regel dünnen Schichten
2. Der Haftvermittler muss stabil gegen hohe Temperaturen sein
3. Die mechanische Stabilität des Haftvermittlers muss den Prozessbedingungen der Modulherstellung genügen
4. Ein Ausgasen von Verunreinigungen im Haftvermittler bei hohen Temperaturen sollte vermieden werden
5. Es sollten ebenso leitfähig wie auch elektrisch isolierende Haftvermitt- lerschichten ermöglicht werden.
Aus dem Stand der Technik sind bislang verschiedene Lösungsansätze bekannt, keiner kann jedoch die genannten Anforderungen in Gänze erfüllen.
So ist aus V. Gazuz, et al., Novel n-type Silicon solar cell device by aluminium bonding to a glass Substrate, in Proc. 24. European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Hamburg, Germany, 2009, p. 2206-2208 ein Legieren mit niederschmelzenden Metallen bekannt. Bei diesem Verfahren kann es allerdings bei Prozesstemperaturen von etwa 1.000°C zu einem Verlust der Verbindungswirkung kommen. Ebenso treten Probleme hinsichtlich der Verunreinigung bzw. Beschädigung der Siliziumschichten oder auch ein Ausgasen von Verunreinigungen auf.
Ein vergleichbares Verfahren ist in L. Wang, et al., 16.8% Efficient Ultra-Thin Silicon Solar Cells on Steel, in Proc. 28th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, Paris, France, 2013, p. 2641-2644 beschrieben, das ebenfalls die zuvor genannten Nachteile aufweist.
Eine weitere Option besteht in der Verwendung von Silikon als Haftvermittler direkt auf dem Modulglas. Aufgrund der geringen thermischen Stabilität von Silikonen sind diese Systeme aber bei Hochtemperaturbehandlungsschritten oberhalb von 200°C nicht mehr einsetzbar. Diese Technologie ist in F. Dross, et al., Crystalline thin-foil Silicon solar cells: where crystalline quality meets thin-film processing, Prog. Photovolt:Res.Appl. 2012, 20, p. 770-784 beschreiben.
Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiterstruktur bereitzustellen, die durch eine stoffschlüssige Verbindung eines Substrats mit einer Halbleiterschicht hergestellt wird, wobei die für die stoffschlüssige Verbindung verwendete Haftvermittlerschicht eine hohe Temperaturstabilität aufweist. Ebenso wäre es wünschenswert, wenn die Haftvermittlerschichten in elektrisch leitfähiger oder elektrisch isolierender Form bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Halbleiterstruktur mit den Merkmalen des An- spruchs 1 und das Verfahren zur Herstellung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Im Anspruch 16 werden erfindungsgemäße Verwendungen angegeben. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.
Erfindungsgemäß wird eine Halbleiterstruktur aus mindestens einem Substrat und mindestens einer zumindest bereichsweise auf dem Substrat abgeschiedenen Halbleiterschicht bereitgestellt, wobei eine erste Halbleiterschicht zumindest bereichsweise mittels eines thermisch und/oder chemisch ausgehärteten Haftvermittlers mit dem Substrat stoffschlüssig verbunden ist. Der ausgehärtete Haftvermittler besitzt dabei eine thermische Stabilität bis zu einer Temperatur von mindestens 700°C.
Der Haftvermittler ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silicium, oxidischen, nitridischen oder carbidischen Materialien oder Mischungen hiervon, insbesondere SiOx mit x=l-2, AIOx mit x=l-2, SiCx mit x=0,5- 1,5, SiNx mit x=0-2,5, ZnO:AI, TiN, besteht.
Besonders bevorzugt besitzt der Haftvermittler eine Temperaturstabilität bis zu Temperaturen von 800 bis 1.300°C, wobei unter Temperaturstabilität zu verstehen ist, dass in diesem Temperaturbereich im Wesentlichen keine metallischen Verunreinigungen freigesetzt werden. Hierunter ist zu verstehen, dass ein flächennormierter Strom von Verunreinigungsatomen aus dem Haftvermittler in die Halbleiterschicht von weniger als lxlO11 Atomen pro Minute und cm2 durch Ausgasung und/oder Diffusion freigesetzt wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass der Haftvermittler mindestens einen Füllstoff enthält. Dieser ist insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schichtsilikaten, Quarzpartikeln, Metallpartikeln, Siliciumpulver, Keramikpulver sowie Mischungen hiervon. Die Verwendung von Füllstoffen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Oberflächen der Halbleiterstruktur oder des Substrates nicht vollständig plan sind, so dass die Füllstoffe den Ausgleich von Unebenheiten in den Oberflächen des Substrats und/oder der Halbleiterstruktur ermöglichen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Haftvermittler bzw. der mit Füllstoff versehene Haftvermittler optische Eigenschaften auf, die eine Reflektion von mindestens 50% der einfallenden Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 bis 1.200 nm ermöglicht. Hierdurch kann die Haftvermittlerschicht als Reflektorschicht innerhalb der Halbleiterstruktur dienen.
Im Falle eines elektrisch isolierenden Substrates kann der Haftvermittler elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig sein. Im Falle eines elektrisch leitenden Substrats ist der Haftvermittler bevorzugt elektrisch leitfähig. Im Falle eines elektrisch halbleitenden Substrats ist der Haftvermittler unbedingt elektrisch leitfähig. Der elektrisch leitfähige Haftvermittler ist dabei vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiCx mit x=0,5-l,5, ZnO:AI, TiN und Silicium. Der elektrisch isolierende Haftvermittler ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiOx mit x=l-2, AIOx mit x=l-2, SiCx mit x=0,5-l,5, SiNx mit x = 0,1 -2,5.
Es ist ebenso möglich, dass auf dem Substrat mehr als eine Halbleiterschicht aufgebracht ist. Eine bevorzugte Variante sieht beispielsweise vor, dass auf der ersten Halbleiterschicht - auf der vom Substrat abgewandten Seite - zumindest bereichsweise ein Haftvermittler und anschließend mindestens eine weitere Halbleiterschicht aufgebracht ist. Dieser Prozess kann mit beliebig vielen Halbleiterschichten fortgeführt werden.
Im Falle mehrerer Halbleiterschichten ist es bevorzugt, dass die Halbleiterschichten unterschiedliche, physikalische Eigenschaften aufweisen können. Zu diesen physikalischen Eigenschaften zählen z.B. unterschiedliche spektrale Eigenschaften für die Absorption von einfallender Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen oder eine unterschiedliche Leitfähigkeit.
Das mindestens eine Substrat und/oder die mindestens eine Halbleiterschicht weisen vorzugsweise zumindest bereichsweise eine Porosität auf, die einen Abtransport von bei einer thermischen Behandlung entstehenden Ausgasung ermöglicht. Diese Porosität von Substrat bzw. Halbleiterschicht kann vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60% liegen.
Das Material des mindestens einen Substrats ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silicium, Sinter-Silicium, Graphit, Quarz, Borsilicatglas, Glas, keramische Materialien, und Ill-V-Verbindungshalbleiter, insbesondere ZrS04, SiN, Al203, SiC, GaAs, InP, GaP, GaN, AIGaAsP, sowie Materialverbunde hiervon.
Die Halbleiterstruktur ist vorzugsweise eine Solarzelle, insbesondere eine Wa- fer-Äquivalent-Solarzelle, eine Mehrfach-Solarzelle oder ein Dünnschicht- Solarmodul.
Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur aus mindestens einem Substrat und mindestens einer Halbleiterschicht bereitgestellt, die den zuvor beschriebenen Aufbau besitzt. Bei dem Verfahren wird auf dem Substrat und/oder auf der Halbleiterschicht zumindest bereichsweise ein Haftvermittler und anschließend eine Halbleiterschicht aufgebracht und anschließend der Haftvermittler thermisch und/oder chemisch ausgehärtet, so dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Substrat und Halbleiterschicht erzeugt wird. Als Haftvermittler wird eine Verbindung verwendet, die eine thermische Stabilität bis zu einer Temperatur von mindestens 700°C aufweist.
Auch die Aufbringung von mehreren Halbleiterschichten ist möglich, indem zwischen jeder weiteren Halbleiterschicht ein Haftvermittler aufgebracht wird.
Nach der stoffschlüssigen Verbindung von Substrat und mindestens einer Halbleiterschicht können dann weitere Prozessschritte in der Prozesskette für die Herstellung von Halbleiterbauelementen erfolgen. Hierzu zählen zum Beispiel eine Temperung, eine nasschemische, trockenchemische oder physikalische Reinigung, eine epitaktische Verdickung, eine Emitterdiffusion, eine Oberflächen- und/oder Bulkpassivierung, die Aufbringung einer Antireflexi- onsschicht, eine Vorder- oder Rückseitenkontaktierung, trockene oder nasse Ätzprozesse oder eine Kombination hiervon.
Hinsichtlich der Verfahrensführung ist es bevorzugt, dass die Auftragung und Aushärtung des Haftvermittlers in einem kontinuierlichen Prozess erfolgt.
Die zuvor beschriebene Halbleiterstruktur wird vorzugsweise in Solarzellen oder einem Solarzellenmodul verwendet.
Anhand der nachfolgenden Figur soll der erfindungsgemäße Gegenstand näher erläutert werden, ohne diesen auf die hier gezeigten spezifischen Ausführungsformen einschränken zu wollen.
Die Figur zeigt die spektral aufgelöste direkte Reflektion einer mehrere 10 μιη dicken Siliciumfolie vor („free-standing foil") bzw. nach dem Kleben mit Si02 („attached").
Aus der Figur ist zu erkennen, dass im Wellenlängenbereich bis ca. 800 nm das gesamte in die Folie transmittierte Licht absorbiert wird. Gemessen wird das an der beleuchteten Seite („Vorderseite") direkt reflektierte Licht. Es ist kein Unterschied zwischen den einzelnen Behandlungsstufen zu erkennen.
Ab ca. 870 nm streben die Kurven vor/nach Klebung auseinander. Die Kurve ohne Klebung zeigt die typische Rückreflektion des Lichts an der Rückseite einer Siliciumfolie, welches dann nach Durchlaufen durch die Folie von der Rückseite zur Vorderseite wieder vorne austritt und dort detektiert wird (im Fachjargon„escape peak" genannt). Licht, das ohne Absorption und Rückreflektion transmittiert wird, tritt aus der Rückseite aus und wird nicht gemessen.
Bei der geklebten Folie ist der„escape peak" Anteil stark erhöht. Grund ist die Rückreflektion eines Teils des transmittierten Lichts von der Klebeschicht in die Folie und weiter zur Vorderseite, wo es austritt und gemessen wird.
Zwischen 800nm und 870nm wird auch schon transmittiertes Licht von der Klebeschicht rückreflektiert. Die dann nochmals durchlaufene
Siliciumschichtdicke ist jedoch groß genug, um den Großteil dieses Lichts zu absorbieren, so dass es nicht zu einer erhöhten Reflektion an der Vorderseite beiträgt.

Claims

Patentansprüche
Halbleiterstruktur aus mindestens einem Substrat und mindestens einer zumindest bereichsweise auf dem Substrat aufgebrachten Halbleiterschicht, wobei eine erste Halbleiterschicht zumindest bereichsweise mittels eines thermisch und/oder chemisch ausgehärteten Haftvermittlers mit dem Substrat stoffschlüssig verbunden ist und der ausgehärtete Haftvermittler eine thermische Stabilität bis zu einer Tempe ratur von mindestens 700°C aufweist, wobei unter Temperaturstabilität zu verstehen ist, dass in diesem Temperaturbereich im Wesentlichen keine metallischen Verunreinigungen freigesetzt werden.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silicium, oxidischen, nitridischen oder carbidischen Materialien oder Mischungen hiervon, insbesondere SiOx mit x= 1-2, AIOx mit x= 1-2, SiCx mit x= 0,5-1,5, SiNx mit x= 0-2,5, ZnO:AI, TiN.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler eine Temperaturstabilität von 800 bis 1300°C aufweist und vorzugsweise in diesem Temperaturbereich ein Strom von Verunreinigungsatomen aus dem Haftvermittler in die Halbleiterschicht von weniger als lxlO11 Atomen pro Minute und cm2 durch Ausgasung und/oder Diffusion freigesetzt wird.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler mindestens einen Füllstoff enthält, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Schichtsilikaten, Quarzpartikeln, Metallpartikeln, Siliciumpulver, Keramikpulver sowie Mischungen hiervon.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler mindestens 50% der einfallenden Strahlung im Wellenlängenbereich von 800 bis 1200 nm reflektiert.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines
a) elektrisch isolierenden Substrats der Haftvermittler elektrisch isolierend oder elektrisch leitfähig ist;
b) elektrisch halbleitenden Substrats der Haftvermittler elektrisch leitfähig ist; und/oder
c) elektrisch leitenden Substrats der Haftvermittler elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend ist;
wobei der elektrische leitfähige Haftvermittler vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SiCx mit x= 0,5-1,5, ZnO:AI, TiN und Silicium und der elektrische isolierende Haftvermittler vorzugsweise ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus SiOx mit x= 1-2, AIOx mit x= 1-2, SiCx mit x= 0,5-1,5, SiNx mit x= 0-2,5.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Halbleiterschicht zumindest bereichsweise ein Haftvermittler und anschließend mindestens eine weitere Halbleiterschicht aufgebracht wird.
Halbleiterstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterschichten unterschiedliche physikalische Eigenschaften, insbesondere unterschiedliche spektrale Eigenschaften für die Absorption von einfallender Strahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen oder eine unterschiedliche Leitfähigkeit aufweisen.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Substrat und oder die mindestens eine Halbleiterschicht zumindest bereichsweise eine zum Abtransport von bei einer thermischen Behandlung entstehenden Ausgasungen geeignete offene Porosität aufweist, vorzugsweise eine Porosität von 5 bis 60 %. Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des mindestens einen Substrats ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Silicium, Sinter- Silicium, Graphit, Quarz, Borsilicatglas, Glas, keramische Materialien, und Ill-V-Verbindungshalbleiter, insbesondere ZrS04, SiN, Al203, SiC, GaAs, InP, GaP, GaN, AIGaAsP, sowie Materialverbunde hiervon.
Halbleiterstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterstruktur eine Solarzelle, insbesondere eine Waferäquivalent-Solarzelle, eine Mehrfach-Solarzelle, oder ein Dünnschicht-Solarmodul ist.
Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur aus mindestens einem Substrat und mindestens einer Halbleiterschicht nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem a) auf dem Substrat zumindest bereichsweise ein Haftvermittler und anschließend eine erste Halbleiterschicht aufgebracht wird, b) der Haftvermittler thermisch und/oder chemisch ausgehärtet und damit eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Substrat und Halbleiterschicht erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler eine thermische Stabilität bis zu einer Temperatur von mindestens 700°C aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf der ersten Halbleiterschicht zumindest bereichsweise ein Haftvermittler und anschließend mindestens eine weitere Halbleiterschicht aufgebracht wird, wobei zwischen den einzelnen Halbleiterschichten eine stoffschlüssige Verbindung durch einen Haftvermittler erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach der stoffschlüssigen Verbindung weitere Prozessschritte anschließen, insbesondere eine Temperung, eine nasschemische, trockenchemische oder physikalische Reinigung, eine epitaktische Verdickung, eine Emitterdiffusion, eine Oberflächen- und/oder Bulkpassivierung, die Aufbringung einer Antireflexions- schicht, eine Vorder- oder Rückseitenkontaktierung, trockene oder nasse Ätzprozesse oder eine Kombination hiervon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragung und Aushärtung des Haftvermittlers in einem kontinuierlichen Prozess durchgeführt werden.
Verwendung der Halbleiterstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Solarzelle oder einem Solarzellenmodul.
EP15754218.4A 2014-08-28 2015-08-26 Halbleiterstruktur, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung Withdrawn EP3186838A1 (de)

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