NL7905817A

NL7905817A - Werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecel.

Info

Publication number: NL7905817A
Application number: NL7905817A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1981-01-29
Also published as: US4336281A; GB2054960A; JPS5621385A; FR2462783A1; AU6075080A; DE3028018A1

Description

t *4 12-07-1979 1 PHN 9542 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecel".

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een zonnecel bevattende een sili-ciumschijf met een aan een hoofdvlak grenzend gebied van het n-geleidingstype, waarbij op het n-type gebied met be-5 hulp van een zeefdrukproces een electrode wordt aangebracht die zilver bevat.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Conference Record van de 12e IEEE Photovoltaic Specialists Confe-recen 1976, blz. 303-308.

10 Het aanbrengen van electrodes op een siliciumschijf ter verkrijging van een zonnecel door zeefdrukken verdient wegens zijn eenvoud voorkeur boven bekende op zichzelf goede resultaten gevende opdamptechnieken.

Het blijkt echter dat door zeefdrukken verkregen 15 zilverelectroden op silicium vaak onvoldoende hechten en daardoor slechte electrische contacten geven.

Met de uitvinding wordt onder meer beoogd deze problematiek althans in belangrijke mate te vermijden. De uitvinding berust onder meer op het inzicht dat door toe-20 voegingen aan het zilver en door aangepaste behandeling van door zeefdrukken verkregen zilverelectroden het electrische contact van de zilverelectroden belangrijk kan worden verbeterd.

Volgens de uitvinding wordt de in de aanhef vermelde werkwijze daardoor gekenmerkt, dat bij het zeef- 79058 1 7 » ·* 12-07-1979 2 PHN 95^2 drukproces een pasta wordt toegepast, die behalve zilver een toevoeging in elementaire vorm bevat, welke toevoeging behoort tot de groep van elementen bestaande uit bismut, magnesium en indium, dat na het aanbrengen van de electrode g een warmtebehandeling in oxiderende atmosfeer plaats vindt en dat vervolgens de electrode aan een chemische of mechanische behandeling ter verbetering van de overgangsweer-stand met het silicium wordt onderworpen.

De genoemde elementen wijzigen het electrisch ge-leidend vermogen of het geleidingstype van het gecontacteerde silicium niet of nagenoeg niet.

De temperatuur van de genoemde warmtebehandeling ligt tussen ca. 550°C en 700°C. Dezelfde temperaturen worden toegepast indien op een p-type substraat van de schijf .jg een aluminiumhoudende zilverelectrode wordt aangebracht.

Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat de warmtebehandelingen van beide genoemde electroden gecombineerd kunnen worden.

Bij voorkeur wordt als toevoeging bismut toege- 2q past.

De warmtebehandeling kan in lucht plaatsvinden.

Bij warmtebehandeling in uitsluitend stikstof bijvoorbeeld is de hechting van .de electrode aan het hoofdvlak en dus het electrische contact onvoldoende of afwezig.

20 Met de mechanische behandeling, bijvoorbeeld door schuren, of de chemische behandeling, bij voorkeur met een sodaoplossing, wordt de overgangsweerstand van de electrode naar het silicium belangrijk verlaagd.

Zonnecellen verkregen met behulp van de werkwijze 30 volgens de uitvinding hebben electrische en mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van zonnecellen met electroden welke door opdampen zijn verkregen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van een voorbeeld en van bijgaande tekening.

35 In de tekening stelt figuur 1 schematisch een bovenaanzicht voor van een zonnecel in een stadium van vervaardiging met behulp van dé werkwijze volgens de uitvinding en toont figuur 2 een doorsnede volgens de lijn II-II van 7905817 12-07-1979 3 ΡΗΝ 95^2 ΐ. Λ figuur 1.

Χη liet voorbeeld wordt een zonnecel vervaardigd bevattende een siliciumschijf 1 (zie de figuren 1 en 2) met een aan een hoofdvlak 2 grenzend gebied k van het n-geleidingstype.

Op het n-type gebied wordt met behulp van een zeefdrukproces een electrode 3 aangebracht die zilver bevat.

Volgens de uitvinding wordt bij het zeefdrukproces een pasta toegepast, die behalve zilver een toevoeging ^ in elementaire vorm bevat behorende tot de groep bestaande uit bismut, magnesium en indium.

Na het aanbrengen van de electrode 3 vindt een warmtebehandeling in oxiderende atmosfeer plaats en vervolgens wordt de electrode 3 aan een chemische of mechanische behandeling ter verbetering van de overgangsweerstand met

iC

het silicium onderworpen.

Bij de vervaardiging wordt bijvoorbeeld uitgegaan van een p-type siliciumlichaam 5 met een diameter van ca.

5cm en eeD· dikte van 0,3 mm en een soortelijke weerstand 20 van 2 -Λ- cm.

Het lichaam 5 wordt op een gebruikelijke wijze van een 0,3-0,5 yrum dikke n-type epitaxiale laag voorzien, die het gebied 4 vormt.

Op het hoofdvlak 2 wordt met behulp van een ge-25 bruikelijk zeefdrukproces een kamvormige electrode 3 gevormd. Tanden 6 van de kam 3 zijn bijvoorbeeld 300 ^um breed en liggen op een onderlinge afstand van 0,3 cm.

De bij het zeefdrukproces toegepaste paste bevat 80 g zilver gesuspendeerd in 20 g binder, bijvoorbeeld 30 ethylcellulose opgelost in bijvoorbeeld terpineol. Als toevoeging wordt bij voorkeur bismut toegepast. Zeer bevredigende resultaten worden verkregen wanneer de bismutconcen-tratie ligt tussen 0,5 en 15 gewichtsprocenten van het gewicht aan zilver en bij voorkeur tussen 1 en 2 gewichts-35 procenten.

Vervolgens vindt een warmtebehandeling van de siliciumschijf gedurende 10 minuten bij 630° in lucht plaats.

7905817 12-07-1979 b PHN.95^2

- * V

Hierna wordt als mechanische behandeling de electrode 3 gedurende 10 seconden met de hand met fijne staalwol geschuurd.

Eventuele op het electrodeoppervlak achter-5 blijvende staaldeeltjes kunnen op eenvoudige wijze door spoelen met water worden verwijderd.

Het effect van de.werkwijze volgens de uitvinding kan gemeten worden door een doorsnede te maken door de siliciumschijf met de electroden loodrecht op de tanden 6 10 van de electrode 3, zodanig dat zich op het schijfdeel 1 cm lange niet verbonden kamdelen bevinden.

De weerstand tussen naburige kamdelen wordt bepaald door de zeer geringe en bekende werstand van de zilverelectroden, door de weerstand van de overgangen van 15 de zilverelectroden naar de siliciumschijf en door de weerstand van het silicium*

De weerstand wordt nu gemeten tussen een extreem gelegen kamdeel en andere kamdelen als functie van de afstand tot het eerstgenoemde kamdeel. Door extrapolatie 20 naar afstand gelijk nul kan de overgangsweerstand van de electrode naar het silicium worden bepaald en uit de helling van de weerstand als functie van de afstand kan de weerstand van het silicium worden bepaald.

Het blijkt dat met de werkwijze volgens de 25 uitvinding de weerstand van het silicium niet of nagenoeg niet verandert maar dat de overgangsweerstand tussen de electrode en de siliciumschijf een orde van grootte daalt, bijvoorbeeld van 20 è. 40 il. tot 2 h 3 Xi»·

De werkwijze volgens, de uitvinding is niet be-30 perkt tot het gegeven voorbeeld. In plaats van bismut kan indium of magnesium worden toegepast, met behulp van pasta’s die deze elementen bevatten met een concentratie van 2 ge-wichtsprocenten van het gewicht aan zilver.

In plaats van de schuurbehandeling ter verbe-35 tering van de overgangsweerstand kan ook een andere mechanische bewerking of een chemische, bijvoorbeeld een behandeling met een waterige oplossing van 10 gewichtsprocenten natriumcarbonaat gedurende 3 minuten bij 90°C worden toege- 790 58 1 7 12-07-1979 5 PHN.95^2 past.

Het tegenover het hoofdvlak 2 gelegen hoofdvlak 7 kan ook door middel van zeefdrukken van een electrode worden voorzien. Bijvoorbeeld wordt hier een pasta toege-5 past die naast zilver als toevoeging aluminium bevat.

Op een gebruikelijke wijze kan de silicium-schijf met electroden worden verwerkt tot een zonnecel.

10 15 20 25 30 35 7905817

Claims

9%. 12-07-1979 phn.9542 CONCLUSIES;
1. Werkwijze voor liet vervaardigen van een zonne cel bevattende een siliciumscnijf met een aan een hoofdvlak grenzend gebied van het n-geleidingstype, waarbij op het n-type gebied met behulp van een zeefdrukproces een elec-5 trode wordt aangebracht die zilver bevat, met het kenmerk, dat bij het zeefdrukproces een pasta wordt toegepast, die behalve zilver een toevoeging in elementaire vorm bevat, welke toevoeging behoort tot de groep van elementen bestaande uit bismut, magnesium en indium, dat na het aan-10 brengen van de electrode een warmtebehandeling in oxiderende atmosfeer plaats vindt en dat vervolgens de electrode aan een chemische of mechanische behandeling ter verbetering van de overgangsweerstand met het silicium wordt onderworpen.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als toevoeging bismut wordt toegepast.
3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de bismutconcentratie ligt tussen 0,5 en 15 gewichts-procenten van het gewicht aan zilver. 20 4, Werkwijze volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de bismutconcentratie ligt tussen 1 en 2 gewichtspro-centen.
5· Werkwijze volgens conclusie 1, dat als toevoe ging magnesium of indium wordt toegepast met een concen- 790 58 1 7 * 'M 12-07-1979 7 PHN 9542 tratie van ca. 2 gewichtsprocenten van het gewicht aan zilver.
6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot en met 5, met het kenmerk, dat als mechanische behandeling 5 een schuurbewerking wordt toegepast.
7· Werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot en met 5> niet het kenmerk, dat als chemische behandeling een behandeling met een sodaoplossing wordt toegepast.
8. Zonnecel vervaardigd met behulp van de werkwijze 10 volgens een van de voorgaande conclusies. 15 20 25 30 35 7905817