WO1994027326A1 - Elektronische einrichtung mit mikrostrukturierten elektroden und verfahren zur herstellung einer solchen einrichtung - Google Patents

Elektronische einrichtung mit mikrostrukturierten elektroden und verfahren zur herstellung einer solchen einrichtung Download PDF

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Martin Stutzmann
Christoph Nebel
Paulo V. Santos
Moritz Heintze
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Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., Berlin
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to an electronic device with the features listed in the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to advantageous methods for producing such devices.
  • the operating behavior of many electronic devices is determined by the configuration and structure of the electrodes Lich influenced.
  • a typical example is thin-film solar cells with a layer of amorphous silicon (a-Si).
  • a-Si amorphous silicon
  • photocells in particular solar cells
  • Thin-film silicon solar cells with a pin structure currently appear to be the most promising.
  • Such solar cells usually contain a so-called absorber layer made of essentially intrinsically conductive amorphous silicon, which is arranged between an n-doped and a p-doped layer of amorphous silicon.
  • Solar cells made of a-Si require significantly less material than solar cells made of monocrystalline silicon (c-Si), since a-Si absorbs light in the visible spectral range much more strongly than c-Si, so that a-Si solar cells with layer thicknesses in of the order of magnitude of a few hundred nanometers, whereas for solar cells made of c-Si layer thicknesses of the order of 100 to 300 ⁇ m are required in order to achieve sufficient absorption of the light in the visible spectral range.
  • Layers made of a-Si are also easier and less expensive to produce than monocrystalline silicon wafers, as are required for c-Si solar cells.
  • the thickness of the absorber layer consisting of essentially intrinsically conductive a-Si and thus the necessary diffusion paths of the charge carriers have been reduced.
  • the surface of the pin layer structure opposite the light incidence side has been mirrored and the interface between the TOC layer from the electrically conductive oxide and the adjacent silicon layer structured in such a way that the incoming light is refracted and / or scattered at this interface.
  • the present invention is based on the object of improving the efficiency of a generic electronic device.
  • the interfaces between the absorber layer and the p-layer and n-layer acting as electrodes are flat, i.e. their roughness is within production-related limits, or because of the structuring of the electrically conductive oxide layer made for optical reasons, they have a relatively coarse structure which has no significant influence on the shear paths of the photogenerated electrons or defect electrons (holes).
  • the present solid-state devices such as, for example, a-Si thin-film photocells
  • at least one of the two interfaces mentioned, preferably both interfaces of the electrodes are microscopically structured, that is to say they form a type of microscopic relief pattern, which is preferably periodic.
  • the term "microscopic” is intended to include structures lateral distances between the structural elements are less than about 1 ⁇ m, preferably between about 50 and 500 nm, and have a roughness that is substantially greater than the roughness caused by production and is, for example, at least 10% of the thickness of the absorber layer or at least 50 nm.
  • the elevations of one interface protruding into the absorber layer are in a gap with elevations or corrugations of the other interface protruding into the absorber layer.
  • the elevations can generally have a height of up to approximately 50% of the thickness of the absorber layer.
  • the invention further relates to a preferred method for producing such structured interfaces or electrode surfaces.
  • this structuring takes place thermally by means of a laser radiation interference utter.
  • Such methods are known per se, but they have not previously been used for structuring electrode surfaces and producing electrode patterns.
  • the holographic generation of diffraction gratings by means of a laser radiation interference pattern is known from a publication by Ahlhorn et al, SPIE Vol. 1023 Excimer Lasers and Applications (1988) pp. 231-234. From a publication by Portnoi et al, Sov. Tech. Phys. Lett. 8 (4), April 1982, pp. 201, 202, annealing of gallium phosphide films by laser radiation is known.
  • Figure 1 is a schematic, greatly enlarged, sectional schematic diagram of a solar cell according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a greatly enlarged, schematic illustration of the course of the electric field (dashed) and the charge carrier thrust path regions (dotted) in the absorber layer of a solar cell of the type shown in FIG. 1 with two structured electrode layers, the charge carrier thrust path being denoted by "s" is;
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 2 of a solar cell with a configuration optimized with regard to the carrier collection efficiency, in which only one electrode layer has been structured;
  • FIG. 4 shows a simplified, greatly enlarged, simplified illustration of a practical embodiment of a solar cell according to the invention according to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a perspective illustration of a zero-dimensional or point-like relief structure which can be used in an electrode interface of a solar cell or other semiconductor device according to the invention
  • FIG. 6 shows a representation of another, one-dimensional or line-like relief structure; 7 with the FIGS. 7a to 7e schematic sectional views for explaining a preferred method for producing a photocell according to FIG. 4;
  • Fig. 8 is a schematic representation of an apparatus for
  • FIG. 9 shows a simplified perspective illustration of a solar cell with microstructured electrodes according to a further embodiment of the invention
  • Fig. 10 is a perspective view of another
  • Embodiment of a solar cell with microstructured electrodes according to an embodiment of the invention.
  • the solar cell shown in FIG. 1 contains a transparent substrate 10, on which a thin, transparent, electrically conductive electrode layer 12 (TCO layer), a first, p-type layer 14 made of microcrystalline silicon, and an absorber layer 16 made of intrinsically conductive amorphous Si: H and finally an n-conducting layer 18 made of microcrystalline silicon.
  • Layer 14 and / or layer 18 can be mixed with carbon and / or germanium (Si-C, Si-Ge) to increase their transparency, in particular in the blue region of the solar spectrum and / or to increase the internal electric field.
  • the doped layers 14 and 18 serving as electrodes can generally be amorphous or monocrystalline and, in addition to Si, can also contain Si-O, Si-C, Si-N or Si-Ge.
  • the interfaces 20, 22 are between the absorber layer 16 and the Layer 14 or layer 18 is smooth except for a production-related roughness, in particular even, or they have a relatively coarse structure if the TCO layer 12 is designed as an optical “prism” layer to enlarge the light paths in the absorber layer.
  • at least one of these boundary layers 20, 22, preferably at least the boundary layer 20 of the electrode layer 14 which receives the defect electrons (holes), has a relief-like microscopic structure which is independent of any structure of the boundary surface of the substrate facing away from the substrate TCO layer 12 or in addition to such a structure is provided.
  • this structure is periodic, for example it can be point-like (zero-dimensional) or line-like (one-dimensional).
  • the lateral distances L of the structural elements 14a, 18a should be of the order of the length of the charge carrier pushing paths. In practice, L is expediently smaller than about lym and can be, for example, between 100 nm and 500 nm.
  • the structures of the two boundary layers are at least approximately complementary, that is to say that, as shown in FIG. 1, elevations 14a of the layer 14 which extend into the layer 16 to a gap with elevations 18a of the layer 18 that extend into the absorber layer 16 are.
  • the roughness that is to say the distance d calculated perpendicular to the layer plane between the valleys and the peaks of the relevant interface 20 or 22, is considerably greater than the roughness caused by production and is considerably smaller than in the case of a structuring TOC layer and can in practice be at least 10 % up to 50% or more of the thickness D of the layer 16.
  • the structure and roughness of the interface 20 can differ from that of the interface 22.
  • One of these interfaces can also be smooth.
  • the period L or the mean spacing of the tips or projections 14a or 18a is expedient approximately equal to twice the drift length of the charge carriers in the absorber layer 16.
  • the structuring of the interfaces results in a better collection efficiency for the defect electrons in the absorber layer due to higher local electrical fields or better electrode geometry, as the field lines in FIGS. 2 and 3 show.
  • the microstructuring also increases the length of absorption of the incident light by diffraction and / or multiple reflection, so that the thickness of the absorber layer can be reduced. Further advantages are: Slower and reduced degradation through reduced recombination.
  • the microcrystalline structure of the layers 14, 18, which also act as electrodes, results in a high degree of transparency because of the indirect band structure. By adding carbon, a high transparency of the microcrystalline layer 14 working as a window can be achieved.
  • the transparency of the microcrystalline silicon layers 14, 18 can be increased by adding carbon in the blue part of the solar spectrum. An expensive and difficult to optimize structuring of the transparent TCO layer 12 is no longer absolutely necessary, since the microstructure of the electrode interface (s) has a scattering effect.
  • the microcrystalline structure of the layers 14 and 18 has the further advantage that photogenerated charge carriers from these layers reach the amorphous absorber layer 16 by diffusion and thus contribute to an increase in the efficiency.
  • the single-crystal crystals of the microcrystalline material forming layers 14 and 18 protrude like needles into the intrinsic absorber material of layer 16, which ensures effective charge carrier collection and dissipation.
  • the significantly higher doping efficiency of the crystalline material compared to the amorphous material creates an abrupt interface at the transition from crystalline to amorphous, which results in high electric fields at the interface.
  • 4 shows in simplified form a practical exemplary embodiment of a silicon solar cell according to the invention. The same parts as in Fig. 1 are given the same reference numerals.
  • the microcrystalline p-layer 14 has a periodic structure, which is formed by projections 14 a, which extend into the amorphous silicon layer 16.
  • the interface 22 of the amorphous layer 16 opposite the layer 14 has a wavy structure which is at least approximately complementary to the interface 20.
  • the configuration is thus similar to that in FIG. 3, because of the tuft-like course of the electrical field lines from the projections 14a to the opposite, approximately concentric, dome-shaped surface areas of the boundary layer 22 with regard to the field distribution and carrier collection.
  • the projections 14a can be point-like structures 14al, as shown in FIG. 5, or line-like structures 14a2, as shown in FIG. 6.
  • the increases 14a, 14al and 14a2 can be generated by selective irradiation during the production of the layer, e.g. by means of laser radiation, the structures being able to be produced by interference.
  • the point-like structure can be created by two intersecting interference fringe patterns.
  • the first step is to deposit a transparent, electrically conductive oxide layer 12, for example made of indium oxide.
  • the production of the actual photocell is then - preferably, as well as for the production of the other Si layers, deposited by means of a plasma CVD method - p -conducting microcrystalline silicon or Si-C as an electrode layer 14 over a large area (FIG. 7a).
  • a thin, lightly doped (e.g. p-doped) layer 15 made of amorphous silicon is applied to the layer 14 (FIG. 7b).
  • This layer is next structured by laser interference recrystallization (Fig. 7c).
  • an interference pattern is generated from the laser radiation (not shown) on the surface of the lightly doped layer 15, as a result of which this layer is selectively recrystallized in regions 15a (which correspond to the projections 14a in FIG. 4) of increased radiation density (FIG. 7c ).
  • the amorphous residual layer 15b can be removed by plasma etching.
  • a selective growth of the microcrystalline phase and additionally an etching of the amorphous phase can be achieved at the same time.
  • repeated irradiation during the deposition of additional amorphous silicon can result in the amorphous-microcrystalline conversion, thus increasing the size of the microcrystallites (FIG. 7d).
  • the microstructured layer is expediently optimized by hydrogen passivation, and a new, amorphous intrinsically conductive layer 16, which ensures an optimized interface with the microcrystalline silicon, is then grown (FIG. 7e). It forms the layer 16 serving as an optical absorber and can be improved by alloying with hydrogen and / or generating a doping atom gradient to improve the Charge carrier efficiency can be optimized.
  • the absorber layer 16 is preferably produced by P-CVD with SiH. in a hydrogen-containing atmosphere, whereby H is built into the resulting amorphous Si of layer 16. This layer automatically receives a structured surface corresponding to the interface 22, which, viewed from the inside of the layer 16, is approximately complementary to the interface 20.
  • the thin, n-doped layer 18 is then produced on the surface of this amorphous silicon layer, which, if appropriate together with an electrically conductive oxide layer or a light-reflecting metal layer 24, for example from Al or Ag f, forms the second electrode (FIG. 7e).
  • the layer sequence can be inverted.
  • the layers are preferably deposited by a plasma CVD method, but can also be done by sputtering or sputtering.
  • the atmosphere receives hydrogen in the relevant process step. All steps can be carried out in succession without breaking the vacuum.
  • the process is fully compatible with the conventional manufacturing processes for a-Si solar cells.
  • a doped yc-Si layer 14 is produced on the TCO layer, and projections 14a are formed thereon by laser radiation-induced selective deposition of yc-Si, as is shown in FIG. 4.
  • the a-Si absorber layer, the second doped electrode layer 18 and finally the metal layer 24 are then deposited on this structured electrode layer after passivation with hydrogen.
  • a preferred, practical embodiment of the invention with a configuration according to FIG. 4 had the following parameters:
  • Interface 20 line structure, d approx. 200 nm,
  • Interface 22 wavy structure complementary to 20 d approx. 100 500 nm
  • the equipment acc. 8 shows an apparatus for generating a line-shaped laser radiation interference pattern, as can be used when carrying out the method described above for producing structured electrodes.
  • the equipment acc. 8 contains a laser 30, e.g. B. an Nd-YAG or excimer laser that provides a coherent beam 32.
  • the radiation beam 32 is divided by a beam splitter 34 into two partial beams, which are thrown by mirrors 36, 38 at a predetermined angle onto a surface to be structured, for example that Surface of an a-Si layer 15 (FIG. 7b) on a substrate 10.
  • the substrate 10 is located in a vacuum chamber, not shown, in which the PVCD process is carried out.
  • the laser 30, the beam splitter 34, the mirrors 36 and 38 can be located outside the vacuum chamber, in which case the partial bundles reflected by the mirrors are irradiated into the vacuum chamber through suitable windows.
  • the microstructuring is determined by the choice of the laser radiation wavelength, the angle of incidence and the mirror arrangement. The structuring by short exposure to intense laser pulses is particularly advantageous.
  • contact strips made of metal or doping profiles can also be produced by the action of a laser radiation interference pattern.
  • the surface on which the electrodes are to be produced is covered with metal, e.g. Cr is evaporated and then the microstructuring is carried out by evaporating strip-shaped regions of the continuous layer by means of the laser radiation interference pattern, an electrode then being obtained from periodic metal strips.
  • metal e.g. Cr is evaporated and then the microstructuring is carried out by evaporating strip-shaped regions of the continuous layer by means of the laser radiation interference pattern, an electrode then being obtained from periodic metal strips.
  • Microstructured doping patterns or profiles can be generated in that an amorphous and already doped semiconductor layer (for example with boron, phosphorus, arsenic, gallium etc.) is recrystallized in a location-specific manner, with the electronic activation of the doping atoms taking place simultaneously in the crystallized regions.
  • the remaining amorphous layer can then - as already described above - be removed.
  • the amorphous silicon can be doped, for example, by adding phosphine or diborane to the silane in the plasma CVD.
  • a doped structuring layer is particularly important for use in solar cells (for producing p- or n-contacts).
  • Microstructured doping patterns or profiles can also be generated, for example, by using a dopant source, e.g. Borosilicate glass, doped amorphous silicon, etc. applied to the surface of a semiconductor body and then selectively diffuses the dopant into the semiconductor body by the action of a laser radiation interference pattern.
  • a dopant source e.g. Borosilicate glass, doped amorphous silicon, etc.
  • the dopant source can also be a gas or vapor.
  • the solar cell acc. 9 contains a back contact made of a p-type layer analogous to the layer 14 in FIGS. 4 and 7e, an amorphous, crystalline or monocrystalline absorber layer 42 corresponding to the absorber layer 16, an n-type contact layer 43, an anti-reflective layer 4 and an in the metal contact layer 45 shown broken away in the middle.
  • the strip-shaped n-type contact 43 is produced by diffusion of doping atoms from the gas phase or a doped layer (not shown) by means of a laser radiation interference pattern.
  • FIG. 10 shows a further solar cell with microstructured electrodes. It contains a substrate 51, a passivation or antireflection layer 52, an active amorphous or crystalline absorber layer 53, a p-type back contact 54, an n-type contact 55, an antireflection layer 56 and a metal contact layer 57, which is shown partly broken away .
  • the strips of the n-type contact and / or the p-type contact are produced with interfering laser radiation by diffusion of doping atoms, for example from the gas phase or a doped layer.
  • the dot-like or stripe-like crystalline areas are remelted as single crystals in a second step, either thermally or by homogeneous laser radiation.
  • the seed crystals can have a different doping than the subsequently applied polycrystalline layer. This can e.g. each crystal can be provided with its own point contact, whereby the influence of the grain boundaries on charge carrier transport can be reduced.
  • a structure as described above would be of particular interest for applications in photovoltaics (poly-Si cell on "cheap” substrate) but also for large-area electronics and three-dimensional integration. 2. Production of non-periodic structures in the ym or sub-ym range using the laser recrystallization method by holography and etching.
  • a two-dimensional hologram is generated at the location of the film using suitable and known methods, which can now be used to emboss any pattern in principle by laser pulse crystallization. This is actually only a subset of the original method, but the absence of periodicity of the interference pattern allows other applications.

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Abstract

Elektronische Einrichtung, insbesondere Solarzelle mit einer Schicht (16) aus amorphem Silizium (a-Si) und mindestens zwei schichtförmigen Elektroden (14, 18), die jeweils eine an die a-Si-Schicht (16) angrenzende Grenzfläche (20, 22) aufweisen, bei welcher mindestens eine der Elektroden (14) Strukturelemente (14a) aufweist, die eine vorzugsweise periodische Mikrostruktur bilden. Der mittlere Abstand der Strukturelemente liegt vorzugsweise in der Größenordnung der Länge der Ladungsträgerschubwege und ist im allgemeinen kleiner als 1 νm, insbesondere 50 bis 500 nm. Die Mikrostruktur wird vorzugsweise durch Einwirkung eines Laserstrahlungs-Interferenzmusters erzeugt.

Description

Elektronische Einrichtung mit mikrostrukturierten Elektroden und Verfahren zur Herstellung einer solchen Einrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Ein¬ richtung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen. Ferner betrifft die Erfindung vorteilhafte Verfahren zum Herstellen solcher Einrichtungen.
Das Betriebsverhalten vieler elektronischer Einrichtungen, wie Festkörper- oder Halbleitereinrichtungen, die eine zwischen zwei Elektroden angeordnete Festkörper- oder Halb¬ leiteranordnung oder ein anderes gesteuertes Medium, ins¬ besondere in Form einer Schichtstruktur, enthalten, wird durch die Konfiguration und Struktur der Elektroden wesent¬ lich beeinflußt. Ein typisches Beispiel sind Dünnschicht- Solarzellen mit einer Schicht aus amorphem Silizium (a-Si) . Das der Erfindung zugrundeliegende Problem soll daher anhand dieses bevorzugten, jedoch nicht ausschließlichen Anwendungs¬ beispieles erläutert werden.
Bei Photozellen, insbesondere Solarzellen, einen hohen Wirkungsgrad hinsichtlich der Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie bei gleichzeitig niedrigen Herstellungs¬ kosten und langer Lebensdauer zu erreichen, ist ein Problem, das noch nicht zufriedenstellend gelöst ist und eine An¬ wendung der Photovoltaik in größerem Umfang bisher ver¬ hindert hat. Am aussichtsreichsten erscheinen derzeit Dünn¬ schicht-Silizium-Solarzellen mit pin-Struktur. Solche Solar¬ zellen enthalten gewöhnlich eine sog. Absorberschicht aus im wesentlichen eigenleitendem amorphen Silizium, die zwischen einer n -leitend dotierten und einer p -leitend dotierten Schicht aus amorphem Silizium angeordnet ist. Diese pin- Schichtstruktur ist gewöhnlich auf einem transparenten Substrat angeordnet, wobei zwischem dem Substrat und der Schichtstruktur eine Schicht aus einem transparenten, elek¬ trisch leitfähigen Material, üblicherweise einem Metalloxid (TCO = Transparent Conducting Oxide) vorgesehen ist. Solar¬ zellen aus a-Si benötigen wesentlich weniger Material als Solarzellen aus monokristallinem Silizium (c-Si) , da a-Si Licht im sichtbaren Spektralbereich wesentlich stärker absorbiert als c-Si, so daß man bei a-Si-Solarzellen mit Schichtdicken in der Größenordnung von einigen hundert Nanometern auskommt, während bei Solarzellen aus c-Si Schichtdicken in der Größenordnung von 100 bis 300 μm er¬ forderlich sind, um eine ausreichende Absorption des Lichtes im sichtbaren Spektralbereich zu erreichen. Schichten aus a- Si sind außerdem leichter und mit geringerem Aufwand her¬ stellbar als monokristalline Siliziumscheiben, wie sie für c-Si-Solarzellen benötigt werden.
Ein wesentlicher Nachteil von a-Si im Vergleich c-Si ist jedoch die geringe Beweglichkeit der Minoritätsladungsträger (Defektelektronen) . Selbst bei den geringen Schichtdicken, wie sie für a-Si-Solarzellen typisch sind, rekombiniert ein großer Teil -der photogenerierten Ladungsträger, bevor sie die aus der p -leitenden Schicht bestehende Elektrode erreichen. Die bei Rekombination freiwerdende Energie zerstört Si-Si-Bindungen in der Absorberschicht, was bei starker Lichteinstrahlung schon nach verhältnismäßig kurzer Zeit zu einer erheblichen Herabsetzung des Wirkungsgrades führt (lichtinduzierte Degradation; Staebler/Wronski- Effekt) .
Um die lichtinduzierte Degradation möglichst gering zu halten, hat man die Dicke der aus im wesentlichen eigen¬ leitenden a-Si bestehende Absorberschicht und damit die nötigen Diffusionswege der Ladungsträger verringert. Um trotzdem eine ausreichende Absorption des einfallenden Lichtes zu gewährleisten, hat man die der Lichteinfallsseite entgegengesetzte Fläche der pin-Schichtstruktur verspiegelt und man hat die Grenzfläche zwischen der TOC-Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Oxid und der angrenzenden Silizium¬ schicht so strukturiert, daß das eintretende Licht an dieser Grenzfläche gebrochen und/oder gestreut wird. Die durch die Rekombination von Minoritätsladungsträgern verursachte lichtinduzierte Degradation ist trotz dieser Maßnahmen für praktische Anwendungen von Solarzellen aber immer noch zu hoch.
Ähnliche Probleme, die auf kleinen Minoritätsträger-Schub¬ wegen oder der Elektrodenstruktur beruhen, gibt es auch bei anderen Festkörper- oder Halbleitereinrichtungen, wie elek- trolumineszenten Einrichtungen, Halbleitereinrichtungen, die neuronale Netze nachbilden, ferner bei LCD-Displays u.a.m.
Der vorliegenden Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad einer gattungsgemäßen elektronischen Einrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekenn¬ zeichnete und im folgenden näher erläuterte Erfindung gelöst
Bei den bekannten a-Si-Dünnschicht-Solarzellen sind die Grenzflächen zwischen der Absorberschicht und der als Elektroden wirkenden p -Schicht und n -Schicht eben, d.h. ihre Rauhigkeit hält sich in fertigungsbedingten Grenzen, oder sie haben wegen der aus optischen Gründen vorgenommenen Strukturierung der elektrisch leitfähigen Oxidschicht eine verhältnismäßig grobe Struktur, die keinen wesentlichen Einfluß auf die Schubwege der photogenerierten Elektronen oder Defektelektronen (Löcher) hat.
Bei den vorliegenden Festkörpereinrichtungen, wie z.B. a-Si- Dünnschicht-Photozellen, sind mindestens eine der beiden erwähnten Grenzflächen, vorzugsweise beide Grenzflächen der Elektroden mikroskopisch strukturiert, bilden also eine Art von mikroskopischem Reliefmuster, das vorzugsweise periodisch ist. Der Begriff "mikroskopisch" soll hier Strukturen mit lateralen Abständen der Strukturelemente unter etwa 1 ym, vorzugsweise zwischen etwa 50 und 500nm, und mit einer Rauhigkeit bedeuten, die wesentlich größer als die ferti¬ gungsbedingte Rauhigkeit ist und z.B. mindestens 10 % der Dicke der Absorberschicht oder mindestens 50 nm beträgt. Wenn beide Grenzflächen strukturiert sind, so stehen die in die Absorberschicht hineinragenden Erhöhungen der einen Grenzfläche auf Lücke mit in die Absorberschicht hinein¬ ragenden Erhöhungen oder Wellungen der anderen Grenzfläche. Die Erhöhungen können generell eine Höhe bis zu etwa 50 % der Dicke der Absorberschicht aufweisen. Durch die Struk¬ turierung der Elektroden-Grenzflächen ergeben sich kurze Schubwege für die Ladungsträger und damit eine erheblich verringerte lichtinduzierte Degradation sowie ein verbesser¬ ter Sammlungswirkungsgrad..
Die Erfindung betrifft ferner ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung solcher strukturierter Grenzflächen oder Elek¬ trodenoberflächen. Gemäß der Erfindung erfolgt diese Struk¬ turierung thermisch durch ein Laserstrahlungs-Interferenz- uster. Solche Verfahren sind an sich bekannt, sie sind jedoch bisher nicht zur Strukturierung von Elektrodenflächen und Herstellung von Elektrodenmustern verwendet worden. Aus einer Veröffentlichung von Ahlhorn et al, SPIE Vol. 1023 Excimer Lasers and Applications (1988) S. 231-234 ist die holographische Erzeugung von Beugungsgittern mittels eines Laserstrahlungs-Interferenzmusters bekannt. Aus einer Ver¬ öffentlichung von Portnoi et al, Sov. Tech. Phys . Lett. 8(4) , April 1982, S. 201, 202 ist eine Temperung von Galliumphosphidfilmen durch Laserstrahlung bekannt. Aus einer Veröffentlichung von Koval'chuk et al, Sov. Tech. Phys. Lett. 9(7) , Juli 1983, S. 365, 366 ist eine epitakti¬ sche Kristallisierung von auf GaP-Substraten niederge¬ schlagenen Siliziumschichten durch Erhitzung mittels einer Laserinterferenzmusters zur Herstellung von Beugungsgittern bekannt. Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel von Dünnschicht- Solarzellen, die ein besonders vorteilhaftes, jedoch keines¬ wegs ausschließliches Anwendungsgebiet der Erfindung dar¬ stellen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, dabei werden noch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung zur Sprache kommen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische, stark vergrößerte, geschnittene Prinzipdarstellung einer Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine stark vergrößerte, schematische Darstellung des Verlaufes des elektrischen Feldes (gestrichelt) und der Ladungsträgerschubwegbereiche (punktiert) in der Absorberschicht einer Solarzelle des in Fig. 1 dargestellten Typs mit zwei strukturierten Elektrodenschichten, wobei der Ladungsträgerschub¬ weg mit "s" bezeichnet ist;
Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Solar¬ zelle mit einer bezüglich des Träger-Kollektions¬ wirkungsgrades optimierten Konfiguration, bei der nur eine Elektrodenschicht strukturiert worden ist;
Fig. 4 eine vereinfachte, stark vergrößerte vereinfachte Darstellung einer praktischen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle gemäß Fig. 3;
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer null- dimensionalen oder punktartigen Reliefstruktur, die bei einer Elektroden-Grenzfläche einer Solar¬ zelle oder anderen Halbleitereinrichtung gemäß der Erfindung Anwendung finden kann;
Fig. 6 eine Darstellung einer anderen, eindimensionalen oder linienartigen ReliefStruktur; Fig. 7 mit den Fig. 7a bis 7e schematisierte Schnitt¬ ansichten zur Erläuterung eines bevorzugten Ver¬ fahrens zur Herstellung einer Photozelle gemäß Fig. 4;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Apparatur zur
Erzeugung eines Laserstrahlungs-Interferenzmusters,
Fig. 9 eine vereinfachte perspektivische Darstellung einer Solarzelle mit mikrostrukturierten Elektroden gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,, und
Fig. 10 eine perspektivische Darstellung einer anderen
Ausführungsform einer Solarzelle mit mikrostruktu¬ rierten Elektroden gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Solarzelle enthält ein trans¬ parentes Substrat 10, auf dem sich der Reihe nach eine dünne, transparente, elektrisch leitfähige Elektrodenschicht 12 (TCO-Schicht) , eine erste, p -leitende Schicht 14 aus mikrokristallinem Silizium, eine Absorberschicht 16 aus eigenleitendem amorphen Si:H und schließlich eine n -leiten¬ de Schicht 18 aus mikrokristallinem Silizium befinden. Die Schicht 14 und/oder die Schicht 18 können zur Erhöhung ihrer Transparenz, insbesondere im blauen Bereich des Sonnen¬ spektrums und/oder zur Erhöhung des internen elektrischen Feldes mit Kohlenstoff und/oder Germanium versetzt sein (Si-C, Si-Ge) .
Die dotierten, als Elektroden dienenden Schichten 14 und 18 können generell amorph oder monokristallin sein und außer aus Si auch Si-O, Si-C, Si-N oder Si-Ge enthalten.
Bei den bekannten Solarzellen dieses Typs sind die Grenz¬ flächen 20, 22 zwischen der Absorberschicht 16 und der Schicht 14 bzw. der Schicht 18 bis auf eine fertigungs¬ bedingte Rauhheit glatt, insbesondere eben, oder sie haben eine relativ grobe Struktur, wenn die TCO-Schicht 12 zur Vergrößerung der Lichtwege in der Absorberschicht als optische "Prismen"-Schicht ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung weisen nun mindestens eine dieser Grenzschichten 20, 22, vorzugsweise zumindest die Grenzschicht 20 der die Defektelektronen (Löcher) aufnehmenden Elektrodenschicht 14, eine reliefartige mikroskopische Struktur auf, die unab¬ hängig von einer etwaigen Struktur der dem Substrat abge¬ wandten Grenzfläche der TCO-Schicht 12 bzw. zusätzlich zu einer solchen Struktur vorgesehen ist. Bei bevorzugten Ausführungsformen ist diese Struktur periodisch, sie kann z.B. punktartig (nulldimensional) oder linienartig (ein¬ dimensional) sein. Die lateralen Abstände L der Struktur¬ elemente 14a, 18a sollen in der Größenordnung der Länge der Ladungsträgerschubwege liegen. In der Praxis ist L zweck¬ mäßigerweise kleiner als etwa lym und kann z.B. zwischen 100 nm und 500 nm liegen. Bei besonders bevorzugten Ausführungs¬ formen sind die Strukturen der beiden Grenzschichten wenig¬ stens annähernd komplementär, d.h., daß wie in Fig. 1 darge¬ stellt Erhöhungen 14a der Schicht 14, die in die Schicht 16 hineinreichen, auf Lücke mit Erhöhungen 18a der Schicht 18, die in der Absorberschicht 16 hineinreichen, stehen.
Die Rauhigkeit, also der senkrecht zur Schichtebene ge¬ rechnete Abstand d zwischen den Tälern und den Spitzen der betreffenden Grenzfläche 20 bzw. 22 ist wesentlich größer als die fertigungsbedingte Rauhheit und wesentlich kleiner als bei einer strukturierenden TOC-Schicht und kann in der Praxis mindestens 10 % bis zu 50 % oder mehr der Dicke D der Schicht 16 betragen. Die Struktur und Rauhigkeit der Grenz¬ fläche 20 können von denen der Grenzfläche 22 verschieden sein. Eine dieser Grenzflächen kann auch glatt sein.
Im allgemeinen ist die Periode L bzw. der mittlere Abstand der Spitzen oder Vorsprünge 14a bzw. 18a zweckmäßigerweise etwa gleich dem Zweifachen der Driftlänge der Ladungsträger in der Absorberschicht 16.
Durch die Strukturierung der Grenzflächen ergibt sich ein besserer Sammelwirkungsgrad für die Defektelektronen in der Absorberschicht aufgrund höherer lokaler elektrischer Felder bzw. besserer Elektrodengeometrie, wie die Feldlinien in den Fig. 2 und 3 zeigen. Durch die Mikrostrukturierung wird auch die Absorptionslänge des einfallenden Lichtes durch Beugung und/oder Vielfachreflexion vergrößert, so daß sich die Dicke der Absorberschicht verringern läßt. Weitere Vorteile sind: Verlangsamte und reduzierte Degradation durch reduzierte Rekombination. Durch den mikrokristallinen Aufbau der Schichten 14, 18, die auch als Elektroden wirken, ergibt sich wegen der indirekten Bandstruktur eine hohe Transparenz. Durch Kohlenstoffzumischung läßt sich eine hohe Transparenz der mikrokristallinen, als Fenster arbeitenden Schicht 14 erreichen. Die Transparenz der mikrokristallinen Silizium¬ schichten 14, 18 läßt sich durch Kohlenstoffzumischung im blauen Teil des Sonnenspektrums erhöhen. Eine teure und schwierig zu optimierende Strukturierung der durchsichtigen TCO-Schicht 12 ist nicht mehr unbedingt erforderlich, da die Mikrostruktur der Elektrodengrenzflache (n) streuend wirkt.
Die mikrokristalline Struktur der Schichten 14 und 18 hat weiterhin den Vorteil, daß photogenerierte Ladungsträger aus diesen Schichten durch Diffusion in die amorphe Absorber¬ schicht 16 gelangen und so zu einer Erhöhung des Wirkungs¬ grades beitragen. Die aus Einkristallen bestehenden Kri¬ stallite des die Schichten 14 und 18 bildenden mikro¬ kristallinen Materials ragen wie Nadeln in das intrinsische Absorbermaterial der Schicht 16 hinein, was eine effektive Ladungsträgerkollektion und Ableitung gewährleistet. Die wesentlich höhere Dotierungseffizienz des kristallinen Materials im Vergleich zum amorphen Material läßt eine abrupte Grenzfläche am Übergang kristallin-amorph entstehen, was hohe elektrische Felder an der Grenzfläche zur Folge hat. Fig. 4 zeigt vereinfacht ein praktisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Silizium-Solarzelle. Gleiche Teile wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die mikrokristalline p -Schicht 14 weist eine periodische Struktur auf, welche durch Vorsprünge 14a gebildet wird, die in die amorphe Siliziumschicht 16 hineinreichen. Die der Schicht 14 entgegengesetzte Grenzfläche 22 der amorphen Schicht 16 hat eine wellige, zur Grenzfläche 20 wenigstens annähernd komplementäre Struktur. Die Konfiguration ist also ähnlich wie in Fig. 3, sie ist wegen des büschelartigen Verlaufs der elektrischen Feldlinien von den Vorsprüngen 14a zu den gegenüberliegenden, näherungsweise konzentrischen kuppeiförmigen Flächenbereichen der Grenzschicht 22 hin¬ sichtlich der Feldverteilung und Trägersammlung optimal.
Die Vorsprünge 14a können punktartige Strukturen 14al sein, wie sie in Fig. 5 dargestellt sind, oder linienartige Struk¬ turen 14a2, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. Die Erhöhun¬ gen 14a, 14al und 14a2 können durch selektive Bestrahlung während der Herstellung der Schicht erzeugt werden, z.B. mittels Laserstrahlung, wobei die Strukturen durch Inter¬ ferenz erzeugt werden können. Die punktartige Struktur läßt sich durch zwei sich kreuzende Interferenzstreifenmuster erzeugen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle des oben beschriebenen Typs wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7a bis 7e erläutert:
Als Substrat 10 kann Glas, Metall oder ein Folienmaterial verwendet werden. Wenn es sich um ein transparentes Substrat 10 handelt und das Licht durch das Substrat hindurch einge¬ strahlt werden soll, wird als erstes eine transparente, elektrisch leitfähige Oxidschicht 12, z.B. aus Indiumoxid niedergeschlagen. Zur Herstellung der eigentlichen Photo¬ zelle wird dann - vorzugsweise, wie auch zur Herstellung der anderen Si-Schichten, durch ein Plasma-CVD-Verfahren - auf dem Substrat großflächig p -leitendes mikrokristallines Silizium oder Si-C als Elektrodenschicht 14 niedergeschlagen (Fig. 7a) .
Auf der Schicht 14 wird eine dünne, leicht dotierte (z.B. p-dotierte) Schicht 15 aus amorphem Silizium aufgebracht (Fig. 7b) .
Diese Schicht wird als nächstes durch Laserinterferenz- Rekristallisierung strukturiert (Fig 7c) . Man erzeugt zu diesem Zweck auf der Oberfläche der leicht dotierten Schicht 15 ein Interferenzmuster aus der Laserstrahlung (nicht dargestellt) , wodurch eine selektive Rekristallisation dieser Schicht in Bereichen 15a (die den Vorsprüngen 14a in Fig. 4 entsprechen) erhöhter Strahlungsdichte stattfindet (Fig. 7c) .
Die amorphe Restschicht 15b kann durch Plasma-Ätzen entfernt werden. Durch entsprechende Wahl der Parameter der Plasma¬ entladung und der Gaszusammensetzung und/oder kontinuierliche Einwirkung des Laserstrahlungs-Interferenzmusters kann ein selektives Wachstum der mikrokristallinen Phase und zusätz¬ lich gleichzeitig ein Ätzen der amorphen Phase erreicht werden. Alternativ kann durch wiederholte Bestrahlung während der Deposition zusätzlichen amorphen Siliziums die Umwandlung amorph-mikrokristallin bewirkt und so eine Vergrößerung der Mikrokristallite erreicht werden (Fig. 7d) .
Anschließend wird zweckmäßigerweise eine Optimierung der mikrostrukturierten Schicht durch Wasserstoffpassivierung durchgeführt und man läßt dann eine neue, amorphe eigen¬ leitende Schicht 16, die eine optimierte Grenzfläche zum mikrokristallinen Silizium gewährleistet, aufwachsen (Fig. 7e) . Sie bildet die als optischer Absorber dienende Schicht 16 und kann durch Legierung mit Wasserstoff und/oder Er¬ zeugung eines Dotierungsatomgradienten zur Verbesserung des Ladungsträgersammeiwirkungsgrades optimiert werden. Die Erzeugung der Absorberschicht 16 erfolgt vorzugsweise durch P-CVD mit SiH. in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre, wodurch H in das entstehende amorphe Si der Schicht 16 eingebaut wird. Diese Schicht erhält automatisch eine strukturierte Oberfläche entsprechend der Grenzfläche 22, die, vom Inneren der Schicht 16 aus gesehen, zur Grenzfläche 20 näherungsweise komplementär ist.
Auf der Oberfläche dieser amorphen Siliziumschicht wird dann die dünne, n-dotierte Schicht 18 erzeugt, die, ggf. zusammen mit einer elektrisch leitfähigen Oxidschicht oder einer lichtreflektierenden Metallschicht 24, z.B. aus AI oder Agf die zweite Elektrode bildet (Fig. 7e) .
Die Schichtseguenz kann invertiert werden. Das Nieder¬ schlagen der Schichten erfolgt vorzugsweise durch ein Plasma-CVD-Verfahren, kann aber auch durch Sputtern oder Kathodenzerstäubung erfolgen. Bei der Herstellung von mit Wasserstoff dotierten Schichten (Si:H) und zur Wasserstoff¬ behandlung erhält die Atmosphäre bei dem betreffenden Verfahrensschritt Wasserstoff. Alle Schritte können hinter einander ohne Brechung des Vakuums durchgeführt werden. Das Verfahren ist voll kompatibel mit den konventionellen Herstellungsverfahren für a-Si-Solarzellen.
Bei einer Abwandlung des oben beschriebenen Verfahrens wird auf der TCO-Schicht eine dotierte yc-Si-Schicht 14 erzeugt und auf dieser werden durch laserstrahlungsinduziertes selektives Niederschlagen von yc-Si Vorsprünge 14a gebildet, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Auf dieser strukturierten Elektrodenschicht werden dann nach Passivierung mit Wasser¬ stoff die a-Si-Absorberschicht, die zweite dotierte Elektrodenschicht 18 und schließlich die Metallschicht 24 niedergeschlagen. Eine bevorzuqte, praktische Ausführungsform der Erfindung mit einer Konfiguration gemäß Fig. 4 hatte folgende Parameter:
Schicht 14 p-leitendes yc-Si, laterale Leitfähigkeit ca. 6*10 (Ohm cm) -1 Leitfähigkeit in den Kristalliten des yc-Si vergleichbar mit c-Si oder c-Si-C (5-50 (Ohm cm)"1) , Dicke ca 10 nm bis ca 100 nm,
Grenzfläche 20: Linien-Struktur, d ca. 200 nm,
L ca. 400 nm
Schicht 16: a-Si:H,
D Duunnkkeell--:Leitfähigkeit lθ"12 - 10~10 (Ohm cm)"1
Dicke ca. 0,5 ym
Grenzfläche 22: Wellige Struktur komplementär zu 20 d ca 100 500 nm
Schicht 18 n-leitendes yc-Si,
Leitfähigkeit in den Kristalliten
> 50 (Ohm cm) -1 Laterale Leitfähigkeit ca. 6-10 -4 (Ohm cm) - i Dicke ca 10 nm.
Fig. 8 zeigt eine Apparatur zur Erzeugung eines linien- fδrmigen Laserstrahlungs-Interferenzmusters, wie sie bei der Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zur Her¬ stellung strukturierter Elektroden verwendet werden kann. Die Apparatur gem. Fig. 8 enthält einen Laser 30, z. B. einen Nd-YAG- oder Excimer-Laser, der ein kohärentes Strahlungsbündel 32 liefert. Das Strahlungsbündel 32 wird durch einen Strahlteiler 34 in zwei Teilbündel aufgeteilt, die durch Spiegel 36, 38 unter einem vorgegebenen Winkel auf eine zu strukturierende Oberfläche geworfen werden, z.B. die Oberfläche einer a-Si-Schicht 15 (Fig. 7b) auf einem Substrat 10. Das Substrat 10 befindet sich in einer nicht dargestellten Vakuumkammer, in der das PVCD-Verfahren durch¬ geführt wird. Der Laser 30, der Strahlteiler 34, die Spiegel 36 und 38 können sich außerhalb der Vakuumkammer befinden, wobei dann die von den Spiegeln reflektierten Teilbündel durch geeignete Fenster in die Vakuumkammer eingestrahlt werden. Die Mikrostrukturierung wird durch die Wahl der Laserstrahlungswellenlänge, des Einfallswinkels und der Spiegelanordnung bestimmt. Besonders vorteilhaft ist die Strukturierung durch kurze Belichtung mit intensiven Laser- Pulsen.
Anstelle der oben beschriebenen Bildung von Elektroden mit Mikrostruktur durch Rekristallisierung lassen sich auch Kontaktstreifen aus Metall oder Dotierungsprofile durch Einwirkung eines Laserstrahlungsinterferenzmusters erzeugen,
Zur Erzeugung von Elektroden aus einer Vielzahl eng benach¬ barter feiner Metallstreifen mit Perioden z.B. von 20 bis 200 nm wird die Oberfläche, auf der die Elektroden zu erzeugen sind, mit Metall, z.B. Cr bedampft und anschließend erfolgt die Mikrostrukturierung durch Verdampfen von streifenförmigen Bereichen der kontinuierlichen Schicht mittels des Laserstrahlungs-Interferenzmusters, wobei man dann eine Elektrode aus periodischen Metallstreifen erhält.
Mikrostrukturierte Dotierungsmuster oder -profile können dadurch erzeugt werden, daß eine amorphe und bereits dotierte Halbleiterschicht (z.B. mit Bor, Phosphor, Arsen, Gallium etc.) ortsselektiv rekristallisiert wird, wobei gleichzeitig die elektronische Aktivierung der Dotieratome in den kristallisierten Bereichen erfolgt. Die verbleibende amorphe Schicht kann dann - wie schon weiter oben beschrieben - entfernt werden. Die Dotierung des amorphen Siliciums kann dabei z.B. durch Beimischung von Phosphin oder Diboran zum Silan in der Plasma-CVD erfolgen. Eine dotierte Strukturierungsschicht ist besonders für die Anwendung in Solarzellen besonders wichtig (zur Herstellung von p- oder n-Kontakten) .
Mikrostrukturierte Dotierungsmuster oder -profile können aber auch beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß man eine Dotierstoffquelle, wie z.B. Borsilikatglas, dotiertes amorphes Silizium u.a.m. auf die Oberfläche eines Halb¬ leiterkörpers aufbringt und danach den Dotierungsstoff selektiv durch Einwirkung eines Laserstrahlungs-Inter- ferenzmusters in den Halbleiterkörper eindiffundiert. Die Dotierstoffquelle kann auch ein Gas oder Dampf sein.
In den Fig. 9 und 10 sind zwei Ausführungsformen von Solar¬ zellen dargestellt, deren Elektroden durch das oben beschriebene Verfahren strukturiert bzw. gebildet worden sind. Die Solarzelle gem. Fig. 9 enthält einen Rückkontakt aus einer p-leitenden Schicht analog der Schicht 14 in Fig. 4 und 7e, eine amorphe, kristalline oder monokristalline Absorberschicht 42 entsprechend der Absorberschicht 16, eine n-leitende Kontaktschicht 43, eine reflexvermindernde Schicht 4 sowie eine in der Mitte weggebrochen gezeichnete Metallkontaktschicht 45. Der streifenförmige n-Typ-Kontakt 43 wird durch Diffusion von Dotieratomen aus der Gasphase oder einer nicht dargestellten dotierten Schicht mittels eines Laserstrahlungs-Interferenzmusters erzeugt.
Fig. 10 zeigt eine weitere Solarzelle mit mikrostrukturierten Elektroden. Sie enthält ein Substrat 51, eine Passivierungs- oder Antireflexionsschicht 52, eine aktive amorphe oder kristalline Absorberschicht 53, einen p-Typ-Rückkontakt 54, einen n-Typ-Kontakt 55, eine Antireflexionsschicht 56 und eine Metallkontaktschicht 57, die teilweise weggebrochen gezeichnet ist. Die Streifen des n-Typ-Kontaktes und/oder des p-Typ-Kontaktes werden mit interferierender Laser¬ strahlung durch Diffusion von Dotierungsatomen z.B. aus der Gasphase oder einer dotierten Schicht erzeugt. Folgende weitere Anwendungen der bisher beschriebenen Ver¬ fahren sind denkbar:
1. Herstellung von einkristallinen Seed-Kristallen für Tief- temperatur-Abscheidung von polykristallinen Halbleitern (also nicht nur Si, sondern auch Ge, GaAs, eventuell Diamant) .
Dabei werden nach der ortsselektiven Rekristallisation dotierter oder undotierter amorpher Schichten und Entfernung der amorphen Bereiche wie gehabt in einem zweiten Schritt die punktartigen oder streifenartigen kristallinen Bereiche thermisch oder durch homogene Laserbestrahlung in einkristalline Keime umgeschmolzen. Dies ist mit gängigen Lasern (Nd:YAG, C02) mit Perioden zwischen 1 ym und 100 ym machbar.
Die so hergestellte regelmäßige Anordnung der Keime ist dann ein ideales Substrat für ein epitaktisches Weiter¬ wachsen aus der Gasphase (CVD) oder auch der flüssigen Phase (LPE) . Ebenfalls ist denkbar, auf solche Seed- Substrate eine dicke amorphe Schicht aufzutragen und diese wiederum zu rekristallisieren.
Ein wichtiger Aspekt hierbei ist, daß die Seedkristalle eine andere Dotierung als die nachher aufgebrachte poly¬ kristalline Schicht haben kann. Dadurch kann z.B. jedes Kristall mit seinem eigenen Punktkontakt versehen werden, wodurch der Einfluß der Korngrenzen auf Ladungsträger- transport reduziert werden kann.
Eine Struktur wie oben beschrieben wäre insbesondere für Anwendungen in der Photovoltaik (poly-Si Zelle auf "billigem" Substrat) aber auch für großflächige Elektronik und dreidimensionale Integration von Interesse. 2. Herstellung nichtperiodischer Strukturen im ym- bzw. sub- ym-Bereich nach dem Verfahren Laserrekristallisation durch Holographie und Ätzen.
Hierzu wird am Ort des Filmes mit geeigneten und bekannten Methoden ein zweidimensionales Hologramm erzeugt, das nun zur Einprägung eines im Prinzip beliebigen Musters per Laserpulskristallisation benutzt werden kann. Dies ist eigentlich nur ein Unterfall des ursprünglichen Verfahrens, wobei aber die wegfallende Periodizität des Interferenzmusters andere Anwendungen erlaubt. Erwähnenswert wären insbesondere:
a) Strukturierung im sub-ym-Bereich oder im ym-Bereich als Ersatz für konventionelle Lithographie, z.B. für Klein¬ serienfertigung von ASICS. Hierbei ist sicher neben der Strukturierung und dem selektiven Ätzen auch eine Umkristallisierung durch thermische- oder Laserbehandlung notwendig.
b) Anwendung der Laserkristallisierung von a-Si:H (und anderen Materalien) für dreidimensionale Integration, da es sich hier in Verbindung mit Plasma-Abscheidung und selektivem Ätzen nur um Tieftemperatur-Prozesse ( 300°C) handelt, die die darunterliegenden Schichten möglichst wenig beeinflussen. Eine spezielle Anwendung wäre z.B. die Benutzung eines solchen Verfahrens zur Herstellung einer Ätz- oder Beleuchtungsmaske aus mikrokristallinem Si für Lithographie. Hierbei wären alle notwendigen Schritte auch in einer Prozeßkammer (Vakuum) durchführbar.
c) Paralleles Umsetzen von beliebigen Mustern (z.B. schrift¬ liche Information) zur sicheren Informationsspeicherung (Archivierung) . Hierbei wird z.B. eine amorphe Si-Schicht ortsselektiv mit einem kurzen Laserpuls rekristallisiert, wobei gleichzeitig eine große Menge von Information auf
2 einer Fläche von typischerweise 1 x 1 cm eingeschrieben wird. Nach Entfernen der amorphen Bereiche bleibt so die Information dauerhaft gespeichert (keine Schädigung durch Felder, Nässe, hohe Temperatur) .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schicht (14, 15a) eines Halbleitermaterials für ein elektronisches
Bauelement durch Einwirkung eines Laserstrahlungs-Inter- ferenzmusters, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt eine amorphe Halbleiterschicht (15) mit einem Laserstrahlungs-Interferenzmuster bestrahlt wird und daß in einem zweiten Verfahrensschritt ein selektiver Ätzprozeß durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt Teile (15a) der Schicht (15) durch Einwirkung der Laserstrahlung ortsselektiv rekristallisiert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Substratstruktur (10, 12) eine erste mikro¬ kristalline Schicht (14) aus einem vorgegebenen Halbleiter¬ material und auf dieser die aus demselben Halbleitermaterial bestehende Schicht (15) gebildet werden und daß durch die Rekristallisierung der Teile (15a) der Schicht 15 ein Relief muster der ersten Schicht (14) erzeugt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (15) , soweit sie nicht rekristal¬ lisiert wurde, im zweiten Verfahrensschritt mindestens zum Teil entfernt und/oder durch Wasserstoff-Plasma-Behandlung passiviert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen des amorphen Halbleitermaterials durch Plasma¬ ätzen unter Bedingungen erfolgt, bei denen ein Wachstum der Bereiche aus dem mikrokristallinen Halbleitermaterial gefördert wird.
6. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine DotierungsStruktur dadurch erzeugt wird, daß eine amorphe und dotierte Halbleiterschicht (15) mit einem Laserstrahlungs-Interferenzmuster derart bestrahlt wird, daß Teile (15a) der Schicht (15) durch Einwirkung der Laserstrahlung ortsselektiv kristallisiert und gleichzeitig die Dotieratome in den Teilen (15a) der Schicht elektronisch aktiviert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-rekristallisierten Teile der Schicht in einem zweiten Verfahrensschritt mindestens zum Teil entfernt und/oder durch Wasserstoff-Plasmabehandlung passiviert werden.
8. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dotierungsstruktur dadurch erzeugt wird, daß in das Halbleitermaterial durch das Laserstrahlungs-Interferenzmuster ein Dotierungsstoff ortsselektiv eindiffundiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt eine Dotierstoffquelle auf die Oberfläche des Halbleitermaterials aufgebracht wird, und daß in einem zweiten Verfahrensschritt durch Bestrahlung der Dotierstoffquelle mit dem Laserstrahlungs-Interferenzmuster der Dotierungsstoff selektiv eindiffundiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffquelle ein Borsilikatglas ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierstoffquelle ein Gas oder ein Dampf ist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Strukturierung einer Halbleiterschicht der Wirkungsgrad einer Solarzelle verbessert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Verfahrens¬ schritt rekristallisierte Bereiche der Halbleiterschicht (15) durch eine thermische Behandlung oder durch homogene Laserbestrahlung in einkristalline Keime umgeschmolzen werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erzeugen eines zwei- dimensionalen Hologramms eine nichtperiodische Struktur der Schicht (14, 15a) erzeugt wird.
PCT/EP1994/001536 1993-05-12 1994-05-11 Elektronische einrichtung mit mikrostrukturierten elektroden und verfahren zur herstellung einer solchen einrichtung WO1994027326A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/545,781 US5810945A (en) 1993-05-12 1994-05-11 Method of fabricating an electronic micropatterned electrode device
EP94916956A EP0698297A1 (de) 1993-05-12 1994-05-11 Elektronische einrichtung mit mikrostrukturierten elektroden und verfahren zur herstellung einer solchen einrichtung
JP6518424A JPH08509839A (ja) 1993-05-12 1994-05-11 マイクロパターン処理された電極を持つ電子装置とその製造方法
AU68438/94A AU6843894A (en) 1993-05-12 1994-05-11 Electronic device with electrodes having microfeatures, and method of producing such a device

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP4315959.1 1993-05-12
DE4315959A DE4315959C2 (de) 1993-05-12 1993-05-12 Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schicht eines Halbleitermaterials sowie einer Dotierungsstruktur in einem Halbleitermaterial unter Einwirkung von Laserstrahlung

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US (1) US5810945A (de)
EP (1) EP0698297A1 (de)
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AU (1) AU6843894A (de)
DE (1) DE4315959C2 (de)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019122637A1 (de) * 2019-08-22 2021-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktierungsstruktur einer photovoltaischen Solarzelle

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19910155A1 (de) * 1999-02-26 2000-09-07 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Festkörperbauelement, seine Verwendung und Verfahren zu seiner Herstellung
US6391528B1 (en) 2000-04-03 2002-05-21 3M Innovative Properties Company Methods of making wire grid optical elements by preferential deposition of material on a substrate
DE102004044709A1 (de) * 2004-09-15 2006-03-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur gleichzeitigen Rekristalisierung und Dotierung von Halbleiterschichten und nach diesem Verfahren hergestellte Halbleiterschichtsysteme
CN100578817C (zh) * 2005-03-01 2010-01-06 佐治亚科技研究公司 三维多结光生伏打器件及其方法
JP2009502027A (ja) * 2005-07-15 2009-01-22 コナルカ テクノロジーズ インコーポレイテッド 回折用フォイル
US7301215B2 (en) * 2005-08-22 2007-11-27 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device
US7691731B2 (en) * 2006-03-15 2010-04-06 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Deposition of crystalline layers on polymer substrates using nanoparticles and laser nanoforming
US7572482B2 (en) * 2006-04-14 2009-08-11 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Photo-patterned carbon electronics
KR100856326B1 (ko) * 2006-07-19 2008-09-03 삼성전기주식회사 레이저 리프트 오프를 이용한 유전체 박막을 갖는 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판 제조방법, 및 이로부터 제조된 박막 커패시터 내장된 인쇄회로기판
US7893348B2 (en) * 2006-08-25 2011-02-22 General Electric Company Nanowires in thin-film silicon solar cells
US7977568B2 (en) * 2007-01-11 2011-07-12 General Electric Company Multilayered film-nanowire composite, bifacial, and tandem solar cells
US20100089432A1 (en) * 2007-04-26 2010-04-15 Helianthos B.V. Photovoltaic module comprising layer with conducting spots
US20090194160A1 (en) * 2008-02-03 2009-08-06 Alan Hap Chin Thin-film photovoltaic devices and related manufacturing methods
WO2009116018A2 (en) * 2008-03-21 2009-09-24 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Photovoltaic cell and methods for producing a photovoltaic cell
US7888167B2 (en) * 2008-04-25 2011-02-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
JP5377061B2 (ja) * 2008-05-09 2013-12-25 株式会社半導体エネルギー研究所 光電変換装置
US20090293954A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric Conversion Device And Method For Manufacturing The Same
TWI514595B (zh) * 2008-09-24 2015-12-21 Semiconductor Energy Lab 光電轉換裝置及其製造方法
KR20100115193A (ko) * 2009-04-17 2010-10-27 엘지디스플레이 주식회사 태양전지의 제조방법
DE102009029944A1 (de) * 2009-06-19 2010-12-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung
US8772627B2 (en) * 2009-08-07 2014-07-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof
US8895844B2 (en) 2009-10-23 2014-11-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Solar cell comprising a plasmonic back reflector and method therefor
US8896077B2 (en) * 2009-10-23 2014-11-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Optoelectronic semiconductor device and method of fabrication
US8999857B2 (en) 2010-04-02 2015-04-07 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method for forming a nano-textured substrate
US8460765B2 (en) * 2010-06-29 2013-06-11 Primestar Solar, Inc. Methods for forming selectively deposited thin films
US20120255603A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-11 Young-June Yu Photovoltaic structures and methods of fabricating them
TWI470816B (zh) * 2011-12-28 2015-01-21 Au Optronics Corp 太陽能電池
KR101426224B1 (ko) * 2012-02-10 2014-08-07 최대규 태양전지, 태양전지 거치 장치 및 태양전지 시공 방법
DE102013107910A1 (de) * 2013-07-24 2015-01-29 Lilas Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle, insbesondere einer Silizium-Dünnschicht-Solarzelle
KR101628957B1 (ko) * 2013-11-15 2016-06-13 한국에너지기술연구원 패터닝된 그리드전극과 이를 적용한 박막 태양전지 및 이들의 제조방법
US11978816B2 (en) * 2017-11-30 2024-05-07 China Triumph International Engineering Co., Ltd. Thin film device with additional conductive lines and method for producing it

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1161969A (en) * 1982-05-07 1984-02-07 Abdalla A.H. Naem Method of fabricating semiconductor devices using laser annealing
GB2226182A (en) * 1988-12-14 1990-06-20 Philips Electronic Associated Semiconductor device manufacture with laser-induced chemical etching
JPH0536656A (ja) * 1991-05-17 1993-02-12 Rikagaku Kenkyusho 固体表面の周期的微細構造の形成方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK79780A (da) * 1980-02-25 1981-08-26 Elektronikcentralen Solcelle med et halvlederkrystal og med en belyst overflade batteri af solceller og fremgangsmaade til fremstilling af samme
JPS57136342A (en) * 1981-02-17 1982-08-23 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
US4404072A (en) * 1981-06-22 1983-09-13 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Photoelectrochemical processing of III-V semiconductors
US4778478A (en) * 1981-11-16 1988-10-18 University Of Delaware Method of making thin film photovoltaic solar cell
JPS58154233A (ja) * 1982-03-10 1983-09-13 Agency Of Ind Science & Technol 半導体材料の周期的エツチング方法
US4532537A (en) * 1982-09-27 1985-07-30 Rca Corporation Photodetector with enhanced light absorption
JPS60138092A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Hitachi Ltd パタ−ン形成方法
JPS62193287A (ja) * 1986-02-20 1987-08-25 Sanyo Electric Co Ltd 非晶質光起電力装置
DE3630284A1 (de) * 1986-09-05 1988-03-17 Licentia Gmbh Verfahren zum herstellen eines feldeffekt-transistors
US4808462A (en) * 1987-05-22 1989-02-28 Glasstech Solar, Inc. Solar cell substrate
US4897150A (en) * 1988-06-29 1990-01-30 Lasa Industries, Inc. Method of direct write desposition of a conductor on a semiconductor
US5081002A (en) * 1989-04-24 1992-01-14 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method of localized photohemical etching of multilayered semiconductor body
JPH0362974A (ja) * 1989-07-31 1991-03-19 Tonen Corp 金属基板を用いた太陽電池
JPH03151672A (ja) * 1989-11-08 1991-06-27 Sharp Corp 非晶質シリコン太陽電池
JPH03218683A (ja) * 1990-01-24 1991-09-26 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子
US5296392A (en) * 1990-03-06 1994-03-22 Digital Equipment Corporation Method of forming trench isolated regions with sidewall doping
DE69133169D1 (de) * 1990-05-09 2003-01-16 Canon Kk Verfahren zur Erzeugung einer Struktur und Verfahren zum Vorbereiten einer halbleitenden Anordnung mit Hilfe dieses Verfahrens
US5316969A (en) * 1992-12-21 1994-05-31 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Method of shallow junction formation in semiconductor devices using gas immersion laser doping

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1161969A (en) * 1982-05-07 1984-02-07 Abdalla A.H. Naem Method of fabricating semiconductor devices using laser annealing
GB2226182A (en) * 1988-12-14 1990-06-20 Philips Electronic Associated Semiconductor device manufacture with laser-induced chemical etching
JPH0536656A (ja) * 1991-05-17 1993-02-12 Rikagaku Kenkyusho 固体表面の周期的微細構造の形成方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Material patterning and removal by holographically imaged laser radiation", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN., vol. 27, no. 12, May 1985 (1985-05-01), NEW YORK US, pages 6974 - 6975 *
"Self-developing, ultrafast holographic materials", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN., vol. 30, no. 11, April 1988 (1988-04-01), NEW YORK US, pages 291 - 292 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 17, no. 235 (E - 1384) 21 June 1993 (1993-06-21) *
R. KAKKAD ET AL.: "Highly conductive ultrathin crystalline Si layers by thermal crystallization of amorphous Si", APPLIED PHYSICS LETTERS., vol. 59, no. 25, 16 December 1991 (1991-12-16), NEW YORK US, pages 3309 - 3311 *
R.M. LUM ET AL.: "Holographic photoelectrochemical etching of diffraction gratings in n-InP and n-GaInAsP for distributed feedback lasers", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 57, no. 1, 1 January 1985 (1985-01-01), NEW YORK US, pages 39 - 44 *
Y.V. KOVAL'CHUK ET AL.: "Epitaxial crystallization of silicon films deposited on GaP substrates during laser interference annealing", SOVIET TECHNICAL PHYSICS LETTERS., vol. 9, no. 7, July 1983 (1983-07-01), NEW YORK US, pages 365 - 366 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019122637A1 (de) * 2019-08-22 2021-02-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktierungsstruktur einer photovoltaischen Solarzelle
DE102019122637B4 (de) 2019-08-22 2022-11-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer metallischen Kontaktierungsstruktur einer photovoltaischen Solarzelle

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