NL1003705C2

NL1003705C2 - Dunne-film-zonnecel.

Info

Publication number: NL1003705C2
Application number: NL1003705A
Authority: NL
Inventors: Jan Willem Metselaar; Vladimir Iwanovich Kuznetsov
Original assignee: Univ Delft Tech
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-05
Also published as: WO1998005077A1; JPH11514799A; EP0958615A1; AU3786797A

Description

Dunne-film-zonnecel.

De uitvinding heeft betrekking op een dunne-film-zonnecel voorzien van tenminste één p-i-n-junctie omvattende tenminste één p-i-overgang, 5 die onder een hoek α staat met het in bedrijf lichtinvangende oppervlak van de dunne-film-zonnecel, en tenminste één i-n-overgang, die onder een hoek β staat met het lichtinvangende oppervlak.

Een dergelijke dunne-film-zonnecel is bekend uit de internationale octrooiaanvrage W095/27314. De bekende dunne-film-zonnecel omvat alter-10 nerend gestapelde p- en n-gedoteerde lagen, al dan niet met een tussenliggende laag van intrinsiek materiaal. De actieve p-n-juncties respectievelijk p-i-n-juncties liggen bij de bekende dunne-film-zonnecel parallel aan het lichtinvangende oppervlak van de dunne-film-zonnecel waarop in bedrijf het zonlicht invalt.

15 Bij de bekende dunne-film-zonnecel bepalen de gedoteerde lagen zowel de optische als de elektrische eigenschappen van de dunne-film-zonnecel. Dit bemoeilijkt het optimaliseren van de werking van de dunne-film-zonnecel. Het verhogen van de doteringsconcentratie van de p-gedoteerde lagen leidt bijvoorbeeld enerzijds tot een hogere veldsterkte van het 20 interne elektrische veld. Deze hogere veldsterkte leidt tot een hogere collectiewaarschijnlijkheid van de ladingsdragers en derhalve tot een hogere fotostroom. Anderzijds leidt deze verhoging in de doteringsconcentratie van de p-gedoteerde lagen echter tot een toename van de absorptie van zonlicht door deze gebieden. Minder zonlicht bereikt 25 derhalve de intrinsieke laag waardoor er minder ladingsdragers worden gegenereerd. De fotostroom afkomstig van de dunne-film-zonnecel neemt hierdoor af. Het negatieve effect van de toename in lichtabsorptie heft het positieve effect van de hogere veldsterkte op met als gevolg dat de resulterende fotostroom van de dunne-film-zonnecel nagenoeg onveranderd 30 blijft.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel om een dunne-film-zonnecel van de aan het begin genoemde soort te verschaffen die dit nadeel opheft.

De dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat 45 < α < 135 graden en 45 < β < 135 graden, en meer in het 35 bijzonder 80 < α < 100 graden en 80 < β < 100 graden.

Door deze stand van de p-i-overgang en de i-n-overgang ten opzichte van het lichtinvangende oppervlak valt het zonlicht althans ten dele rechtstreeks in op het intrinsieke materiaal zonder eerst één van de 1003705.

2 gedoteerde gebieden te doorlopen zoals bij de bovenbeschreven bekende dunne-film-zonnecel. In het kader van het bovenbeschreven voorbeeld betekent dit dat een verhoging van de doteringsconcentratie van de p-gedoteerde gebieden resulteert in een hogere elektrische veldsterkte, 5 zonder dat de bijbehorende toename in de absorptie van zonlicht het positieve effect daarvan opheft. Heer in het algemeen betekent dit dat de optische en elektrische eigenschappen van de dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding dus afzonderlijk geoptimaliseerd kunnen worden. Met de dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding kan dus een hogere 10 conversie-efficiëntie voor de omzetting van zonne-energie naar elektrische energie bereikt worden dan met de bekende dunne-film-zonnecel.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de dunne-film-zonnecel is de p-i-overgang en/of de i-n-overgang tenminste in doorsnede meandrisch.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvatten het p-gedoteerde 15 gebied en/of het n-gedoteerde gebied elk één of meer vingers. In deze voorkeursuitvoeringsvormen is op gunstige wijze het oppervlak van het overgangsgebied tussen het intrinsiek materiaal en de gedoteerde gebieden vergroot, hetgeen tot een hogere resulterende fotostroom leidt voor de dunne-film-zonnecel.

20 De uitvinding heeft mede betrekking op een paneel voorzien van meerdere dunne-film-zonnecellen, waarbij de dunne-film-zonnecellen onderling elektrisch verbonden zijn.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding, welke 25 werkwijze de volgende stappen omvat: (a) het afzetten van een laag intrinsiek materiaal op een substraat; (b) het definiëren van de locatie van het p-gedoteerde gebied in de laag intrinsiek materiaal; (c) het definiëren van de gewenste hoek α voor de p-i-overgang ten op-30 zichte van het lichtinvangende oppervlak vein de dunne-film-zonnecel, waarbij 45 < α < 135 graden; (d) het met behulp van ionen-implantatie aanbrengen van het p-gedoteerde gebied op de positie zoals gedefinieerd in stap (b) en onder de hoek α zoals gedefinieerd in stap (c); 35 (e) het definiëren van de locatie van het n-gedoteerde gebied in de laag intrinsiek materiaal; (f) het definiëren van de gewenste hoek β voor de i-n-overgang ten opzichte van het lichtinvangende oppervlak van de dunne-film-zonnecel, 1003705.

3 waarbij 45 < β < 135 graden; (g) het met behulp van ionen-implantatie aanbrengen van het n-gedoteerde gebied op de locatie zoals gedefinieerd in stap (e) en onder de hoek β zoals gedefinieerd in stap (f).

5 Net de werkwijze volgens de uitvinding kan op snelle en betrouwbare wijze een dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding worden vervaardigd. Déze werkwijze heeft verder het voordeel dat het intrinsieke materiaal rechtstreeks op het substraat wordt afgezet, zonder tussenkomst van een gedoteerde laag die de fabricagecondities van het intrinsieke materiaal 10 zou beïnvloeden. Tevens kan voor deze werkwijze uitgegaan worden van vele soorten substraten, waaronder zowel transparante als niet-transparante substraten.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een alternatieve werkwijze voor het vervaardigen van een dunne-film-zonnecel volgens de 15 uitvinding, welke werkwijze de volgende stappen omvat: (a) het afzetten van een laag p-gedoteerd materiaal respectievelijk een laag n-gedoteerd materiaal op een substraat; (b) het definiëren van de positie van het n-gedoteerde gebied respectievelijk het p-gedoteerde gebied in de laag p-gedoteerd materiaal 20 respectievelijk n-gedoteerd materiaal; (c) het verwijderen van een deel van het af gezette gedoteerde materiaal op de positie zoals gedefinieerd in stap (b); (d) het afzetten van een laag n-gedoteerd materiaal respectievelijk p-gedoteerd materiaal op de dunne-film-zonnecel die is verkregen in stap 25 (c); (e) het definiëren van de positie van het intrinsieke gebied in de laag p-gedoteerd en n-gedoteerd materiaal; (f) het verwijderen van een deel van het p-gedoteerde materiaal en het n-gedoteerde materiaal op de positie zoals gedefinieerd in stap (e); 30 (g) het afzetten van een laag intrinsiek materiaal op de dunne-film- zonnecel die is verkregen in stap (f).

De alternatieve werkwijze heeft het voordeel dat deze goedkoper is dan de als eerste genoemde werkwijze.

De uitvinding zal nu nader worden verduidelijkt aan de hand van de 35 bijbehorende tekeningen, waarin figuur 1 een schematische doorsnede toont van een deel van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding; 1003705.

ί» figuur 2 de eerste voorkeursuitvoeringsvorm in zijn geheel in bovenaanzicht toont; figuur 3 schematisch een doorsnede in boven-aanzicht toont van een eenheid omvattende een aantal in serie geschakelde dunne-film-zonnecellen 5 volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van figuur 2; en figuur 4 een onderaanzicht toont van een paneel voorzien van mèerdere parallel geschakelde eenheden volgens figuur 3·

Figuur 1 toont een schematische doorsnede van een deel van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een dunne-film-zonnecel 1 volgens de 10 uitvinding. De doorsnede is genomen langs de lijn I - I in figuur 2, waarin de eerste voorkeuruitvoeringsvorm in zijn geheel in bovenaanzicht is getoond. Figuur 1 en figuur 2 zullen grotendeels in combinatie worden beschreven.

Dunne-film-zonnecel 1, ook wel "Transverse Junction Solar Cell" 13 genoemd, omvat een substraat 2 waarop een gebied van intrinsiek materiaal i is aangebracht. Het intrinsieke materiaal i omvat in figuur 1 twee gedoteerde gebieden p en n {respectievelijk 6 en 7) waarmee p-i-overgang 8 respectievelijk i-n-overgang 9 zijn gedefinieerd. Dunne-film-zonnecel 1 heeft een oppervlak 5 dat in bedrijf het zonlicht opvangt. In het 20 volgende zal naar oppervlak 5 worden verwezen als "lichtinvangend oppervlak".

In bedrijf, wanneer dunne-film-zonnecel 1 (zon)licht (aangeduid met pijl A) opvangt, worden in het intrinsieke materiaal i met behulp van het opgevangen licht ladingsdragers vrijgemaakt. Tussen de gedoteerde 25 gebieden p en n bestaat een elektrisch veld dat ervoor zorgt dat de positieve ladingsdragers in het intrinsieke materiaal i zich in de richting van pijl B bewegen. Deze ladingsdragers komen dan aan in het p-gedoteerde gebied p. Door nu externe elektrische verbindingen te maken met het p-gedoteerde en het n-gedoteerde gebied kan een fotostroom jp 30 (getoond in fig. 2) aan de dunne-film-zonnecel 1 worden afgenomen.

Volgens de uitvinding staat tenminste één p-i-overgang, bijvoorbeeld 8, onder een hoek α met het lichtinvangende oppervlak 5 en staat tenminste één i-n-overgang, bijvoorbeeld 9. onder een hoek β met het lichtinvangende oppervlak 5· Beide hoeken α en B liggen bij voorkeur 35 tussen ^5 en 135 graden. Met meer voorkeur liggen de hoeken α en β tussen 80 en 100 graden. De meeste voorkeur gaat uit naar hoeken α en β van bij benadering 90 graden, zoals in de figuur is getoond. Bij voorkeur zijn de hoeken α en β bij benadering gelijk, dit is echter niet noodzakelijk.

1003705.

5

Door deze positie van de overgangen wordt bereikt dat het intrinsieke materiaal i althans ten dele het zonlicht rechtstreeks opvangt, zonder dat het zonlicht eerst één of meer gedoteerde gebieden hoeft te doorlopen. Het invallende zonlicht zal bij de dunne-film-zonnecel 1 5 volgens de uitvinding dus grotendeels rechtstreeks leiden tot het vrijmaken van ladingsdragers in het intrinsieke materiaal i, waarbij slechts een relatief klein gedeelte door de gedoteerde gebieden zal worden geabsorbeerd, mede afhankelijk van de hoeken aenfi. Dit heeft tot gevolg dat het intrinsieke materiaal i en de gedoteerde gebieden p, n in 10 hoge mate afzonderlijk geoptimaliseerd kunnen worden, waardoor de werking van de dunne-film-zonnecel 1 aanzienlijk verbeterd kan worden ten opzichte van de bekende dunne-film-zonnecel.

In figuur 2 is duidelijk te zien dat het p-gedoteerde gebied 3 en het n-gedoteerde gebied A beide bij voorkeur zijn voorzien van vingers 15 6 respectievelijk 7· De p-gedoteerde vingers 6 staan bij benadering dwars op de p-i-overgang van gebied 3 naar gebied i. De n-gedoteerde vingers 7 staan bij benadering dwars op de i-n-overgang van gebied i naar gebied Bij voorkeur zijn de p-gedoteerde vingers 6 en de n-gedoteerde vingers 7 alternerend geplaatst in een vlak dat bij benadering parallel loopt aan 20 het lichtinvangende oppervlak 5» dat is getoond in figuur 1. Dunne-film-zonnecel 1 heeft in dit vlak dan tenminste verdere p-i-overgangen 8 en verdere i-n-overgangen 9· Anders gezegd is met behulp van de vingers 6 respectievelijk 7 in de voorkeursuitvoeringsvorm getoond in figuur 2 het totale oppervlak van de p-i-overgang respectievelijk de i-n-overgang op 25 gunstige wijze vergroot. Daarbij is er toch voldoende intrinsiek materiaal i aanwezig dat rechtstreeks zonlicht in kan vangen. In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm levert de dunne-film-zonnecel 1 derhalve een grotere resulterende fotostroom. Meer in het algemeen wordt het zojuist genoemde voordeel volgens de uitvinding bereikt door 30 toepassing van één of meer p-i-/i-n-overgangen met tenminste een meandrische doorsnede. In het volgende zal het gebied waarin zich de vingers 6, 7 en het intrinsieke materiaal i bevindt worden aangeduid als i'.

Hieronder worden een aantal optionele maatregelen beschreven die van 35 bijzonder voordeel zijn bij de dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding. De maatregelen zijn niet getoond, maar zullen het best begrepen worden onder verwijzing naar figuur 1.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm is de dunne-film-zonnecel 100 3 7 0 5 .

6 volgens de uitvinding voorzien van een aanvullende 18¾ intrinsiek materiaal die in hoofdzaak tussen de p-i-n-junctie en het lichtinvangende oppervlak 5 is aangebracht (niet getoond). Deze aanvullende laag verhoogt op gunstige wijze de totale fotostroom van de dunne-film-zonnecel, 5 hetgeen leidt tot een hoger rendement. De aanvullende laag heeft bij voorkeur een dikte van 50 nm tot 5 pm en met meer voorkeur een dikte van 150 nm.

Optioneel is de dunne-film-zonnecel voorzien van een laag elektrisch geleidend materiaal die contact maakt met het p-gedoteerde gebied en/of 10 van een laag elektrisch geleidend materiaal die contact maakt met het n-gedoteerde gebied. Het gebruik van het elektrisch geleidend materiaal zorgt ervoor dat het verlies van elektrisch vermogen ten gevolge van de lagere serieweerstand van de vingers zoveel mogelijk beperkt wordt.

Eveneens optioneel is de dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding 15 voorzien van een getextureerd oppervlak aan de lichtinvangende zijde. Toepassing van een dergelijk getextureerd oppervlak werkt rendementverho-gend.

Opgemerkt wordt dat het substraat 2 in figuur 1 van lichtdoorlatend materiaal is, bijvoorbeeld glas. Het substraat 2 kan echter ook van niet-20 lichtdoorlatend materiaal zijn, waarbij vanzelfsprekend de gebieden p en n en het intrinsieke materiaal i op het substraat zullen zijn aangebracht.

Verder zal het voor een deskundige op het vakgebied duidelijk zijn dat in de praktijk de p-i-overgangen en i-n-overgangen meestal niet zo 25 ideaal zullen verlopen als in de figuren is aangegeven. Deze zullen eerder een ruimtelijke verdeling hebben die mede wordt bepaald door de toegepaste doteringstechniek. In de context van deze octrooiaanvrage wordt onder 'overgang' dan ook begrepen dat platte vlak dat het overgangsgebied het beste representeert. Dit is met name van belang bij 30 het definiëren van de hoek van een bepaalde overgang met het lichtinvangende oppervlak.

Onder verwijzing naar de bovenstaande definitie van de term ’overgang’ wordt opgemerkt dat de dotering van de betreffende gebieden in de diepte geenszins homogeen verdeeld hoeft te zijn. Desgewenst kan 35 een doteringsgradiënt worden aangebracht. Deze kan bijvoorbeeld in de diepte toenemen.

Figuur 3 toont schematisch een bovenaanzicht in doorsnede van een eenheid 10 welke een aantal k in serie geschakelde dunne-film-zonnecellen 1 00 3 7 0 5.

7 1 volgens figuur 1 en 2 omvat. De p-gedoteerde gebieden zijn aangeduid met pj, terwijl de n-gedoteerde gebieden in de eenheid zijn aangeduid met nJt waarbij j = 1, .... k. De dunne-film-zonnecellen 1 t/m k zijn in serie geschakeld door steeds het n-gedoteerde gebied nj van de voorlig- 5 gende dunne-film-zonnecel j elektrisch te verbinden met het p-gedoteerde gebied pJ+1 van de naburige dunne-film-zonnecel j+1. Ter illustratie is in figuur 3 een dergelijke elektrische verbinding tussen gebied n1 van de eerste zonnecel uit eenheid 10 en gebied p2 van de tweede zonnecel uit eenheid 10 aangeduid met verwijzingscijfer 11. Verbinding 11 is een n-p-10 junctie. Als de dotering van de gebieden n2 en p2 voldoende effectief is, dan werkt junctie 11 als een contact met lage weerstand. Een dergelijke n-p-junctie is op het vakgebied bekend en zal derhalve in de context van deze octrooiaanvrage niet verder worden besproken.

Door de serieschakeling van de dunne-film-zonnecellen 1 t/m k loopt 15 de resulterende fotostroom Jp van eenheid 10 door p-gedoteerd gebied px en n-gedoteerd gebied nk, zoals aangeduid met behulp van pijlen in figuur 3. Voor de eenvoud wordt in het volgende het gebied tussen px en nk van eenheid 10 aangeduid als i". Eenheid 10 kan in bedrijf een spanning leveren van bij benadering 20 V, hetgeen voldoende is voor normaal 20 gebruik.

Figuur 4 toont een gedeeltelijk onderaanzicht van een paneel 12 voorzien van meerdere parallel geschakelde eenheden 10 volgens figuur 3. De parallelschakeling van de verschillende eenheden 10 vindt plaats door alle p-gedoteerde gebieden p1 van de eenheden 10 elektrisch te verbinden 25 met contact 13- Alle n-gedoteerde gebieden nk van alle eenheden 10 zijn elektrisch verbonden met contact 1*1. Bij voorkeur zijn de eenheden 10 binnen paneel 12 alternerend gespiegeld ten opzichte van elkaar gepositioneerd. Verder zijn bij voorkeur op paneel 12 delen van het substraat 2 aangewend om kortsluiting tussen de contacten 13 en 1*+ te voorkomen. 30 De resulterende fotostroom van paneel 12 kan in bedrijf worden afgenomen aan contacten 13 en l*t. Ter vereenvoudiging zijn eventueel aan te brengen beschermlagen ter plaatse van de p-, i- en n-gebieden niet getoond.

Verder wordt opgemerkt dat de figuren niet op schaal getekend zijn. Ter verduidelijking maar geenszins ter beperking van de uitvinding zijn 35 hierna enkele afmetingen van delen van een dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding gegeven.

De vingers 6, 7 hebben bij voorkeur een lengte van 10 tot 100 ym, bij voorkeur ongeveer 20 ym, en een breedte van bij benadering 0,01 tot 1003705.

8 2 μη. De breedte van het i-gebied ligt bij benadering tussen 0,2 en 10 μη. De dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding heeft bij voorkeur een dikte van 0,02 tot 100 μη.

In het volgende wordt als voorbeeld twee werkwijzen besproken voor 5 het vervaardigen van een dunne-filn-zonnecel volgens de uitvinding onder verwijzing naar figuur 1 en 2.

De eerste werkwijze begint met een eerste stap van het af zetten van een laag intrinsiek nateriaal i op een substraat 2. Alle in het vakgebied bekende naterialen kunnen gebruikt worden voor het intrinsieke materiaal 10 i en het substraat 2. Bij voorkeur is het intrinsieke materiaal kristallijn silicium, polykristallijn silicium, amorf silicium en zijn legeringen, cadmium telluride, cadmium sulfide, koper-indium-diselenide, een legering van de vorm CuI^Ga^SySej.y of een ander geschikt halfgelei-dermateriaal, al dan niet met een gegradeerde bandafstand. Het intrinsie-15 ke materiaal kan optioneel zijn opgebouwd uit een combinatie van de genoemde materialen, waarbij de materialen onderling een verschillende bandafstand kunnen hebben. Bij voorkeur is het substraat van glas, keramisch materiaal of kunststof.

In stap 2 wordt de gewenste locatie voor het p-gedoteerde gebied p 20 in de laag intrinsiek materiaal i gedefinieerd. Deze definitie kan op bekende wijze plaatsvinden, zoals met behulp van een geschikt masker en/of lithografische technieken. In stap 3 wordt vervolgens de gewenste hoek α voor de p-i-overgang 3 ten opzichte van het lichtinvangende oppervlak 5 van de dunne-film-zonnecel 1 gedefinieerd. Bij voorkeur ligt 25 α tussen 45 en 135 graden, met meer voorkeur ligt α tussen 80 en 100 graden. De meeste voorkeur heeft een hoek a vein bij benadering 90 graden. In stap 4 wordt vervolgens met behulp van de op zich bekende techniek van ionen-implantatie het p-gedoteerde gebied p aangebracht in de intrinsieke laag i op de positie zoals bepaald in stap 2 en onder de hoek α zoals 30 bepaald in stap 3· Stappen 2 t/m 4 worden vervolgens herhaald voor het n-gedoteerde gebied n, waarbij de gewenste hoek voor de i-n-overgang 4 β is genoemd. Bij voorkeur geldt ^5 < B < 135 graden, met meer voorkeur geldt 80 < B < 100 graden. De meeste voorkeur heeft een hoek β van 90 graden.

35 Opgemerkt wordt dat ter verkrijging van de p-dotering bij voorkeur borium gebruikt wordt. Voor de n-dotering wordt bij voorkeur fosfor gebruikt. Alle andere, op het vakgebied bekende geschikte stoffen kunnen echter als alternatief worden gebruikt.

1003705.

9

Met de werkwijze volgens de uitvinding kunnen op betrouwbare en snelle wijze dunne-film-zonnecellen volgens de uitvinding worden vervaardigd. Aangezien de Intrinsieke laag volgens de werkwijze volgens de uitvinding rechtstreeks is afgezet op het substraat, kan deze intrinsieke 5 laag op vele manieren geoptimaliseerd worden. Deze optimalisatie wordt slechts beperkt door de fysische eigenschappen van het substraat.

; Hierna volgt een voorbeeld van een dunne-film-zonnecel die is vervaardigd met de bovenbeschreven werkwijze en in de praktijk is getest.

10 VOORBEELD

In dit voorbeeld is het substraat een met Si02 bedekte monokristallijne V * plak ("wafer"). Als afzetmethode voor de i-laag is 13.56 MHz PECVD toegepast. De positiebepaling voor de gedoteerde gebieden is uitgevoerd met behulp van fotolithografie. De p-dotering is uitgevoerd met behulp 13 van Borium-ionen-implantatie en de n-dotering is uitgevoerd met behulp van Fosfor-ionen-implantatie, beide met een eerste schatting van de dosis en de energie. Voor de contactering en overbrugging van n-p-interfaces voor de serieschakeling is aluminium gebruikt. Tenslotte is de gehele dunne-film-zonnecel gedurende 1 uur gebakken bij een temperatuur van 20 200*C.

De dunne-film-zonnecel heeft in dit voorbeeld de volgende afmetingen: dikte i-laag: 400 nm breedte p-, i- en n-gebieden: lym vingerlengte: 40 ym 25 aantal vingers: 100

Opgemerkt wordt dat de breedte van het i-gebied bij voorkeur groter is dan de breedte van de p- en n-gebieden.

Van deze dunne-film-zonnecellen zijn er 30 in serie geschakeld, hetgeen de volgende resultaten opleverde:

30 I.c * Ί0 nA

Voc * 23 V η = 0,12 %

Hieronder wordt verder een alternatieve werkwijze voor het 35 vervaardigen van een dunne-film-zonnecel volgens de uitvinding besproken. Voor de in het kader van de alternatieve werkwijze genoemde materialen geldt hetzelfde als voor de in het kader van de eerstgenoemde werkwijze genoemde materialen.

1003705.

10

Bij de alternatieve werkwijze wordt in een eerste stap naar keuze een laag p-gedoteerd materiaal of een laag n-gedoteerd materiaal op een substraat 2 afgezet. Ter vereenvoudiging van de beschrijving wordt in het volgende aangenomen dat er een laag p-gedoteerd materiaal wordt afgezet 5 op het substraat. Het zal duidelijk zijn dat in het geval dat er een laag n-gedoteerd materiaal wordt afgezet in de volgende beschrijving overal 'p-gedoteerd' moet worden vervangen door 'η-gedoteerd' en omgekeerd.

In de tweede werkwijzestap wordt vervolgens de positie gedefinieerd waarop het n-gedoteerde materiaal in de afgezette p-gedoteerde materiaal-10 laag moet worden aangebracht. Deze positiebepaling kan op bekende wijze plaatsvinden, zoals met behulp van een geschikt masker en/of lithografische technieken. Vervolgens wordt in een derde stap een deel van het in stap één afgezette p-gedoteerde materiaal op de positie zoals gedefinieerd in stap twee verwijderd. In stap vier wordt het n-gedoteerde 15 materiaal dan afgezet op de dunne-film-zonnecel die is verkregen in stap drie. Vervolgens wordt op de op zich bekende wijze in stap vijf de positie van het intrinsieke gebied i in het p-gedoteerde en n-gedoteerde materiaal gedefinieerd. Stap zes omvat het verwijderen van een deel van het p-gedoteerde materiaal en het n-gedoteerde materiaal op de positie 20 zoals gedefinieerd in stap vijf. Hiervoor kunnen alle op het vakgebied bekende technieken worden aangewend, zoals etsen. Tenslotte wordt er in stap zeven een laag intrinsiek materiaal i op de dunne-film-zonnecel die is verkregen in stap zes afgezet.

Het grote voordeel van de alternatieve werkwijze is dat deze veel 25 goedkoper is vanwege het gebruik van depositie in plaats van ionenimplantatie. Het zal voor een deskundige op het vakgebied duidelijk zijn dat bij de alternatieve werkwijze de hoeken, die de overgangen tussen het gedoteerde materiaal en het intrinsieke materiaal met het lichtinvangende oppervlak maken, eveneens tussen 45 en 135 graden kunnen worden gekozen, 30 net als bij de eerstgenoemde werkwijze. Dit kan bijvoorbeeld in stappen vijf en zes worden uitgevoerd. Onder de term 'positie' moet in het bovenstaande dus 'locatie en/of hoek' worden begrepen.

Het aanbrengen van elektrische contacten op de betreffende resulterende p- en n-gedoteerde gebieden kan met behulp van op zich bekende 35 technieken plaatsvinden. Bij voorkeur worden de contacten aangebracht door metaal op te dampen. Met behulp van maskers en lithografische technieken kan de specifieke metaalzone worden gedefinieerd en gepositioneerd ten opzichte van de gedoteerde gebieden.

1003705.

11

De dunne-film-zonnecellen die zijn vervaardigd volgens één van de bovenbeschreven werkwijzen kunnen aaneengeschakeld worden, bijvoorbeeld zoals getoond in figuren 3 en *», teneinde een paneel te vormen. Het paneel kan optioneel voorzien worden van versterkingselementen en kan 5 worden ingeraamd. Bij voorkeur wordt het paneel op bekende wijze behandeld ter voorkoming van corrosie.

De werkwijzen volgens de uitvinding bevinden zich op het gebied van de micro-elektronica-technologie. Dit betekent dat de dunne-film-zonnecel met relatief kleine hoeveelheden materiaal kan worden vervaardigd.

10 De onderhavige uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de be schreven en geïllustreerde voorkeursuitvoeringsvorm, maar omvat elke uitvoeringsvorm die consistent is met de voorafgaande beschrijving en de bijgevoegde tekeningen en die valt binnen de reikwijdte van de toegevoegde conclusies.

15 1003705.

Claims

1. Dunne-film-zonnecel voorzien van tenminste één p-i-n-junctie omvattende tenminste één p-i-overgang, die onder een hoek α staat met het 5 in bedrijf lichtinvangende oppervlak van de dunne-film-zonnecel, en tenminste één i-n-overgang, die onder een hoek β staat met het lichtinvangende oppervlak, met het kenmerk, dat ^5 < α < 135 graden en ^5 < β < 135 graden.

2. Dunne-film-zonnecel volgens conclusie 1, waarbij 80 < α < 100 graden en 80 < β < 100 graden.

3· Dunne-film-zonnecel volgens conclusie 1 of 2, waarbij de p-i-overgang (8) en/of de i-n-overgang (9) tenminste in doorsnede meandrisch 15 is.

4. Dunne-film-zonnecel volgens conclusie 1, 2 of 3. waarbij het p-gedoteerde gebied (p) en het n-gedoteerde gebied (n) van de p-i-n-junctie, elk één of meer vingers (6, 7) omvatten. 20

5. Dunne-film-zonnecel volgens conclusie 4, waarbij de p-gedoteerde vingers (6) en de n-gedoteerde vingers (7) elkaar tenminste afwisselen in een vlak dat bij benadering parallel loopt aan het lichtinvangende oppervlak (5). 25

6. Dunne-film-zonnecel volgens één van de voorgaande conclusies, welke is voorzien van een aanvullende laag intrinsiek materiaal die in hoofdzaak tussen de p-i-n-junctie en het lichtinvangende oppervlak (5) is aangebracht. 30

7· Paneel voorzien van meerdere dunne-film-zonnecellen volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de dunne-film-zonnecellen onderling elektrisch verbonden zijn.

8. Paneel volgens conclusie 7. omvattende een aantal eenheden (10) die elk een aantal in serie geschakelde dunne-film-zonnecellen (1) omvatten, waarbij de serieschakeling tot stand komt door elektrische verbinding van het n-gedoteerde gebied (nx) van een eerste dunne-film- 1003705. zonnecel met het p-gedoteerde gebied (p2) van een verdere dunne-film-zonnecel, welke eenheden (10) parallel aan elkaar zijn geschakeld door de buitenste p-gedoteerde gebieden (pj van de eenheden onderling elektrisch te verbinden en door de buitenste n-gedoteerde gebieden (nk) van 5 de eenheden onderling elektrisch te verbinden.

9· Werkwijze voor het vervaardigen van een dunne-film-zonnecel volgens één van de voorgaande conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: 10 (a) het af zetten van een laag intrinsiek materiaal (i) op een substraat (2); (b) het definiëren van de locatie van het p-gedoteerde gebied (p) in de laag intrinsiek materiaal; (c) het definiëren van de gewenste hoek α voor de p-i-overgang (3) ten 15 opzichte van het lichtinvangende oppervlak (5) van de dunne-film-zonnecel (1), waarbij 45 < α < 135 graden; (d) het met behulp van ionen-implantatie aanbrengen van het p-gedoteerde gebied op de locatie zoals gedefinieerd in stap (b) en onder de hoek α zoals gedefinieerd in stap (c); 20 (e) het definiëren van de locatie van het n-gedoteerde gebied (n) in de laag intrinsiek materiaal; (f) het definiëren van de gewenste hoek β voor de i-n-overgang (4) ten opzichte van het lichtinvangende oppervlak (5) van de dunne-film-zonnecel, waarbij 45 < & < 135 graden; 25 (g) het met behulp van ionen-implantatie aanbrengen van het n-gedoteerde gebied op de locatie zoals gedefinieerd in stap (e) en onder de hoek β zoals gedefinieerd in stap (f).

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een dunne-film-zonnecel vol-30 gens één van de voorgaande conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: (a) het afzetten van een laag p-gedoteerd materiaal respectievelijk een laag n-gedoteerd materiaal op een substraat (2); (b) het definiëren van de positie van het n-gedoteerde gebied (n) 35 respectievelijk het p-gedoteerde gebied (p) in de laag p-gedoteerd materiaal respectievelijk n-gedoteerd materiaal; (c) het verwijderen van een deel van het afgezette gedoteerde materiaal op de positie zoals gedefinieerd in stap (b); 1 00 3 7 0 5. H (d) het afzetten van een laag n-gedoteerd materiaal respectievelijk p-gedoteerd materiaal op de dunne-film-zonnecel die is verkregen in stap (c); (e) het definiëren van de positie van het intrinsieke gebied (i) in de 5 laag p-gedoteerd en n-gedoteerd materiaal; (f) het verwijderen van een deel van het p-gedoteerde materiaal en het n*gedoteerde materiaal op de positie zoals gedefinieerd in stap (e); (g) het afzetten van een laag intrinsiek materiaal (i) op de dunne-film-zonnecel die is verkregen in stap (f). 10 1003705.