WO2013050257A2 - Photovoltaische mehrfach-solarzelle - Google Patents

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WO2013050257A2
WO2013050257A2 PCT/EP2012/068602 EP2012068602W WO2013050257A2 WO 2013050257 A2 WO2013050257 A2 WO 2013050257A2 EP 2012068602 W EP2012068602 W EP 2012068602W WO 2013050257 A2 WO2013050257 A2 WO 2013050257A2
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layer
solar cell
cell
doped
amorphous silicon
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PCT/EP2012/068602
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Karsten Von Maydell
Jürgen LACOMBE
Carsten Agert
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Ewe-Forschungszentrum Für Energietechnologie E. V.
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/078—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier including different types of potential barriers provided for in two or more of groups H01L31/062 - H01L31/075
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a photovoltaic multiple solar line according to the preamble of claim 1.
  • Photovoltaic multiple solar cells are characterized by the fact that several pn junctions are arranged one above the other so that solar spectrum with only one pn junction typically better exploits the spectrum of incident electromagnetic radiation and thus a higher efficiency can be achieved.
  • Photovoltaic multiple solar cells are constructed from semiconductor materials and are referred to as tandem solar cells when two pn junctions are arranged and as triple solar cells from three pn junctions.
  • the formation of semiconductor layer systems in which a plurality of pn junctions are stacked known.
  • the individual layers of the thin-film solar cell are typically deposited by means of chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • the layers can be deposited in different degrees of crystallization, for example as amorphous or microcrystalline layers.
  • this typically results in the disadvantage that defects with energy levels in the band gap of the pn junction greatly impair the diffusion length of minority carriers, in particular compared to solar cells based on wafer technology.
  • the pn junction is typically formed as a pin junction: a p-doped layer (p-layer) is followed by an undoped (intrinsic) layer (i-layer), which in turn has an n-doped layer (n-layer) follows. This results in a functional separation between doping layers and the i-beam formed primarily for absorbing the incident electromagnetic radiation.
  • the pn junction thus extends over the intrinsic layer, and correspondingly a charge carrier separation of the charge carrier pairs generated in the intrinsic layer by absorption of electromagnetic radiation takes place through the electric field formed by the p and n layers.
  • microcrystalline refers to material layers whose crystal sizes are substantially in the range from 1 nm to 100 nm in an amorphous matrix, whereas in the case of a purely “amorphous" layer, there are no crystallites.
  • EP 2 017 895 A2 describes a silicon multiple solar cell in which two sub-cells, which are each formed as a pin structure, are arranged one above the other.
  • the photovoltaic multiple solar cells formed from multilayer systems face the challenge of stacking semiconductor layers with different lattice constants one over the other and, if possible, avoiding defects which lead to efficiency-reducing effects, in particular recombination losses.
  • the object of the present invention is to provide a multiple photovoltaic solar cell which has an alternative, preferably cost-effective, construction, in particular by using inexpensive materials.
  • This object is achieved by a photovoltaic multiple solar cell according to claim 1.
  • Advantageous embodiments of the multiple solar cell according to the invention can be found in claims 2 to 15.
  • the multiple solar cell according to the invention is a photovoltaic solar cell, ie it serves to convert incidental electromagnetic radiation into electrical Energy and represents a semiconductor structure.
  • the multiple solar cell according to the invention comprises at least one upper and one lower subcell, wherein, starting from a front side of the multiple solar cell designed for incidence of light, the upper subcell is initially arranged, which is designed as a pin structure.
  • the pin structure comprises a p-doped p-layer, an n-doped n-layer and an intrinsic i-layer arranged between p and n layer, which i-layer comprising amorphous silicon is formed.
  • the upper part cell is thus formed in the basic structure according to a pin subcell known per se, which in particular has the interposed i-layer as an absorber for the electromagnetic radiation.
  • the lower part cell is arranged below the upper part cell, optionally with the interposition of one or more intermediate layers.
  • the lower partial cell has a p-doped emitter region in an area facing the upper partial cell and an n-doped base region in a region facing away from the upper partial cell.
  • the multiple solar cell according to the invention is thus formed at least as a tandem solar cell with two pn junctions, starting from the front side formed for the incidence of light, the doping sequence pn pn takes place, each optionally with the interposition of one or more intermediate layers.
  • the term pn junction also includes a pin junction, unless explicitly stated otherwise. It is essential that at least the base region of the lower part cell is formed in a crystalline silicon layer.
  • the multiple solar cell according to the invention thus differs from previously known multiple solar cells in that a combination of a lower subcell in which at least the base region is formed in a crystalline silicon layer is carried out with an upper subcell formed as a pin structure.
  • the invention is based on the Applicant's finding that the arrangement of a pin structure, which is essentially formed of amorphous silicon layers, can advantageously take place with respect to the band gap adaptation on a lower solar cell whose base region is formed as a crystalline silicon layer.
  • the formation of such a multiple solar cell is possible for the first time with improved lattice matching and the solar cell structure according to the invention opens up the possibility in particular of using crystalline silicon materials with poorer material quality and thus shorter service life of the miniature charge carriers and yet due to the design as a multiple solar cell an increased efficiency achieve.
  • the multiple solar cell according to the invention thus makes it possible, in particular, to use such cost-effective crystalline silicon materials, since an increase in efficiency is achieved by the design as a multiple solar cell with an arrangement of an upper part cell, which is designed as a pin structure.
  • the multiple solar cell according to the invention thus comprises, for the first time, the amorphous silicon solar cells. th trained upper Operazelie on.
  • the typical structure is dispensed with, for example, by a light-transmissive substrate.
  • the lower subcell with its crystalline silicon layer serves as the substrate on which the upper subcell is formed.
  • the emitter region of the lower subcell is likewise formed in the crystalline silicon layer by introducing dopants. It is also possible that the emitter region of the lower part cell is formed as a separate layer, which is arranged on the upper part of the cell facing side of the base region, in particular, the emitter region may also be formed as an amorphous silicon layer.
  • a layer as an amorphous silicon layer or as a crystalline silicon layer include, where appropriate, the layers having further substances, such as, for example, dopants or alloys.
  • the basic structure of a wafer solar cell is combined with the structure of thin-film multiple solar cells, with the crystalline silicon layer serving as the supporting substrate for the lower divided cell.
  • the crystalline silicon layer of the base region of the lower part cell with a thickness in the range 50 ⁇ to 300 ⁇ , preferably in the range 75 ⁇ to 250 m is formed.
  • the lower part cell In order to form the emitter region of the lower part cell in the crystalline silicon layer, it is advantageous for the lower part cell to be formed from a crystalline silicon layer which, on the side facing the upper part cell, forms the p-doped emitter region, preferably one with p-dopant solid emitter region and substantially underlying the n-doped base region.
  • the base region of the lower subcell is formed in a crystalline silicon layer and that on the upper part cell facing side of the crystalline silicon layer, an amorphous silicon layer is arranged, in which amorphous silicon layer, the emitter region is formed, so that between the base and emitter layer, a hetero-pn junction is formed,
  • the amorphous silicon layer of the lower subcell in which the emitter region is formed may have a thickness in the range from 5 nm to 20 nm.
  • the amorphous silicon layer may also be in a further preferred embodiment as a layer stack consisting of an intrinsic layer (thickness preferably in the range 2nm-10nm) a-Si and a layer a-Si (p) (thickness preferably in the range 5 nm-20 nm ) are deposited. It is within the scope of the invention that further known layers and structures are formed or arranged to increase the efficiency in the solar cell according to the invention. This applies in particular to layers and structures for increasing the coupling of light, such as antireflection layers or layer systems with antireflection effect and / or optical structures, such as, for example, pyramidal structures.
  • an n-doped BSF layer is arranged on the side of the base of the lower partial cell facing away from the upper partial cell, which BSF layer is formed as an amorphous silicon layer.
  • the BSF layer preferably has a thickness in the range 5 nm to 50 nm.
  • the doping of the BSF layer is preferably in the range of 10 19 atoms / cm 3 -10 21 atoms / cm 3 .
  • this BSF layer can also be realized by thermal diffusion of phosphorus atoms; Diffusion can significantly improve wafer quality through gettering. It is known that by arranging a so-called back surface field, the effective surface recombination velocity at the backside for minority charge carriers can be reduced and thus the efficiency can be increased.
  • the BSF has a higher doping with respect to the base for the same doping type.
  • the p-layer of the upper part cell is listed with a thickness in the range 5 nm to 20 nm. Furthermore, it is advantageous that the p-layer of the upper part cell is formed as a layer system of at least two layers, comprising a first layer comprising a first layer of microcrystalline silicon and a second layer of amorphous silicon. This leads to a further increase in efficiency of the solar cell.
  • the i-layer of the upper part cell is formed as a germanium-alloyed amorphous silicon layer, preferably with an alloying degree in the range 10% to 40%.
  • the i-layer of the upper part cell has a thickness in the range 50 nm to 400 nm.
  • the n-layer of the upper part cell preferably has a thickness in the range 5 nm to 30 nm.
  • a further increase in efficiency is achieved in a preferred embodiment of the solar cell according to the invention in that at least one of the amorphous silicon layers, preferably several of the amorphous silicon layers, more preferably, all amorphous silicon layers are formed as hydrogenated layers.
  • hydrogenated refers to material layers in which a high proportion of hydrogen (5-20 atomic percent) is present in the material due to the process, which is typically illustrated by “: H” in the material designation.
  • a further increase in efficiency is achieved by forming a third pn junction in the solar cell according to the invention. In such a so-called tripple solar cell, a further increase in the overall efficiency is achieved compared with a multiple solar cell with two sub-cells, since an additional light output is ensured.
  • a third subcell is arranged on the side facing away from the upper Operazelie side of the lower part cell, which third Operazelie is formed as a pin structure, with a p-doped p-layer, an n-doped n-layer and one between p- and n-layer disposed intrinsic i-layer, so that a pin junction is formed.
  • p-, i- and n-layer of the third Operazelie are preferably formed as amorphous layers, in particular amorphous silicon, Sillizium-germanium and pure amorphous germanium layers.
  • a further increase in the efficiency is achieved in a partial modification thereof, in that the ⁇ -layer of the third subcell is made of microcrystalline germanium.
  • a back reflector layer is arranged on the side of the lower subcell remote from the upper partial cell, optionally with interposition of further intermediate layers, preferably with a thickness in the range from 30 nm to 200 nm.
  • Such a back reflector layer is known per se and fulfills the function that electromagnetic radiation, typically in the longer wavelength light range, which was not absorbed in the solar cell structure, reflected by the back reflector and thus passes through the solar cell structure again to increase the light output.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a solar cell according to the invention, wherein the emitter of the lower part cell is formed as an amorphous silicon layer
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the solar cell according to the invention, in which the emitter and the base of the lower subcell are each formed as doping regions in a crystalline silicon wafer
  • FIG. 3 shows the simulated external quantum efficiency of the solar cell according to FIG
  • FIG. 4 shows the simulated external quantum efficiency of a third embodiment of a solar cell according to the invention, which essentially corresponds to the first embodiment, wherein the intrinsic absorber layer of the upper part cell is formed as an amorphous silicon layer.
  • the representations of the solar cell structures in the figures are in each case schematic representations, which represent a partial section of the respective exemplary embodiment.
  • the solar cell according to the invention is formed in a manner known per se.
  • the solar cell according to the invention has layers and / or structures known per se for increasing the light coupling at the front, the light reflection at the back and / or reducing the surface recombination velocity of the minority carriers additional doping regions and / or intermediate layers.
  • the upper part cell 1 shows a photovoltaic multiple solar cell, comprising an upper part cell 1 and a lower part cell 2, starting from the - in all figures - overhead lying formed for the incidence of light front first, the upper part cell 1 is arranged.
  • the upper part cell 1 is designed as a pin structure formed with a p-type p-type layer 3, an n-type n-type layer 5, and an intrinsic i-type layer 4 disposed between p and n-type layers.
  • p, n, and i layers are respectively as amorphous silicon layers formed, wherein the i-layer additionally comprises a germanium alloy.
  • the lower part cell 2 which has a p-doped emitter region in an area facing the upper part cell, which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is an emitter layer 6 in the form of an amorphous silicon layer, which is p-doped. is trained.
  • the lower subcell In a region of the lower subcell 2 facing away from the upper subcell 1, the lower subcell has an n-doped base region. This is formed in the embodiment of Figure 1 as n-doped crystalline silicon wafer 7.
  • a rear contact layer 8 is additionally arranged, for the removal of IVlajorticiansladungscht from the base of the lower part of the cell and thus for electrical contact.
  • This rear-side contact layer may be formed as an n-doped amorphous silicon layer and / or as a metallic layer, in particular as a silver layer or as an aluminum layer.
  • a translucent, electrically conductive TCO layer 9 is arranged on the front side above the p-layer 3 of the upper part of the cell. The use of such layers is known per se, on the one hand for increasing the light detail and on the other for discharging majority charge carriers, i. H. for electrical contacting of the solar cell.
  • the second exemplary embodiment of a solar cell according to the invention shown schematically in FIG. 2 corresponds in its basic structure to the layers illustrated in FIG. 1, in particular with regard to the layers denoted by identical reference numerals.
  • the second exemplary embodiment according to FIG. 2 has a lower subcell 2 whose emitter and base regions are both formed by means of appropriate doping in a silicon wafer, so that the silicon wafer thus faces the upper subcell 1 Side has a p-doped emitter region 6 'and underlying an n-doped base region 7'.
  • the back contact layer is designed in the second embodiment as a screen-formed aluminum layer 8 '.
  • the multiple solar cell according to the invention in particular has the potential, starting from silicon wafers with comparatively low lifetimes, such as UMG silicon to achieve an increase in efficiency due to the arrangement of the upper part cell.
  • FIGS. 3 and 4 show simulations of the external quantum efficiency for solar cells according to the invention according to the first exemplary embodiment (FIG. 1).
  • the high luminous efficacy is clearly illustrated by the combination of an upper and lower part cell.
  • this new structure Compared to a silicon thin-film tandem solar cell consisting of an amorphous top cell and a microcrystalline bottom cell, this new structure has the advantage that the bottom cell has a significantly increased current since the layer thickness is large enough for the complete absorption of the sunlight and the material quality better compared to microcrystalline silicon is.
  • the efficiency can be significantly increased compared to conventional tandem technology.
  • the proposed structure is advantageous when using low-lifetime wafers such as multicrons. T-crystalline wafers and wafers made of UMG silicon. With these materials, low short-circuit currents are to be expected when used in conventional solar cells.
  • the use of this type of wafer in the proposed structure has the advantage that although the short-circuit current is lowered, but by the higher voltage through the series connection of the two Operazelien the open

Abstract

Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Mehrfach-Solarzelle, umfassend zumindest eine obere und eine untere Teilzelle, wobei ausgehend von einer für den Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite der Mehrfach-Solarzelle zunächst die obere Teilzelle angeordnet ist, welche als pin-Struktur ausgebildet ist, mit einer p-dotierten p-Schicht, einer n-dotierten n-Schicht und einer zwischen p- und n- Schicht angeordneten intrinsischen i-Schicht, wobei p-, i- und n-Schicht jeweils als amorphe Siliziumschichten, gegebenenfalls mit weiteren Stoffen, ausgebildet sind und wobei weiterhin unterhalb der oberen Teilzelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer oder mehrere Zwischenschichten, die untere Teilzelle angeordnet ist, welche in einem der oberen Teilzelle zugewandten Bereich einen p-dotieren Emitterbereich und in einem der oberen Teilzelle abgewandten Bereich einen n-dotierten Basisbereich aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Basisbereich der unteren Teiizeile in einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist.

Description

Photovoltaische Mehrfach-Solarzeile
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine photovoltaische Mehrfach-Solarzeile nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Photovoltaische Mehrfach-Solarzellen zeichnen sich dadurch aus, dass übereinander liegend mehrere pn-Übergänge angeordnet sind, so dass gegenüber Solarzeilen mit lediglich einem pn-Übergang typischerweise das Spektrum einfallender elektromagnetischer Strahlung besser ausgenutzt und somit ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden kann. Photovoltaische Mehrfach-Solarzellen sind aus Halbleitermaterialien aufgebaut und wer- den bei Anordnung von zwei pn-Übergängen als Tandem-Solarzellen und von drei pn-Übergängen als Tripel-Solarzellen bezeichnet.
Insbesondere in der Dünnschicht-Technologie ist die Ausbildung von Halbleiter- Schichtsystemen, bei denen mehrere pn-Übergänge übereinander angeordnet sind, bekannt. Hierbei werden die einzelnen Schichten der Dünnschicht- Solarzelle typischerweise mittels chemischer Dampfabscheidung (Chemical Va- pour Deposition: CVD) abgeschieden. Insbesondere findet das plasmaunterstützte PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition) Anwendung.
Die Schichten können hierbei in unterschiedlichen Kristallisationsgraden, beispielsweise als amorphe oder mikrokristalline Schichten, abgeschieden werden. Hierbei ergibt sich jedoch typischerweise der Nachteil, dass Defekte mit Energieniveaus in der Bandlücke des pn-Übergangs die Diffusionslänge von Minori- tätsladungsträgern stark beeinträchtigen, insbesondere verglichen mit auf Wafertechnologie basierenden Solarzellen. Aus diesem Grund wird bei Dünnschicht-Solarzellen der pn-Übergang typischerweise als pin-Übergang ausgebildet: auf eine p-dotierte Schicht (p-Schicht) folgt eine undotierte (intrinsische) Schicht (i-Schicht) auf die wiederum eine n-dotierte Schicht (n-Schicht) folgt. Damit wird eine funktionale Trennung zwischen Dotierschichten und der primär zur Absorption der einfallenden elektromagnetischen Strahlung ausgebildeten i- Schicht erzielt, so dass eine Optimierung der einzelnen Schichten für den jeweiligen Zweck möglich ist. Bei einer pin-Struktur erstreckt sich der pn-Übergang somit über die intrinsische Schicht und entsprechend erfolgt eine Ladungsträgertrennung der in der intrinsischen Schicht mittels Absorption elektromagneti- scher Strahlung erzeugten Ladungsträgerpaare durch das durch die p- und n- Schicht aufgebaute elektrische Feld.
Die Bezeichnung„mikrokristallin" bezeichnet Materialschichten, deren Kristallgrößen im Wesentlichen im Bereich von 1 nm bis 100 nm in einer amorphen Matrix vorliegen. Bei einer rein„amorphen" Schicht liegen hingegen keine Kris- tallite vor.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer Dünnschicht-Solarzelle ist die Stapelung mehrerer pin-Strukturen bekannt. So beschreibt beispielsweise EP 2 017 895 A2 eine Silizium-Mehrfachsolarzelle, bei der zwei Teilzellen, die jeweils als pin-Struktur ausgebildet sind, übereinander angeordnet werden.
Eine Dünnschicht-Mehrfachsolarzelie in Ausbildung als Triple-Solarzelle ist beispielsweise in J. Yang, A. Banerjee, S. Guha,„Triple-junction amorphous Silicon alloy solar cell with 14.6 % initial and 13.0 % stable conversion efficiencies" Appl. Phys. Lett. 70 (22), 2 June1997 beschrieben.
Grundsätzlich besteht bei den aus Mehrschichtsystemen ausgebildeten photo- voltaischen Mehrfach-Solarzellen die Herausforderung, Halbleiterschichten mit unterschiedlichen Gitterkonstanten übereinander anzuordnen und möglichst Fehlstellen, die zu Wirkungsgrad vermindernden Effekten, insbesondere Rekombinationsverlusten führen, zu vermeiden.
Aus diesem Grund ist aus dem Stand der Technik eine Vielzahl unterschiedli- eher Schichtstrukturen bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine photovoltaische Mehrfach-Soiarzelle zu schaffen, welche einen alternativen, vorzugsweise kostengünstiger herstellbaren Aufbau insbesondere durch Ver- wendung kostengünstiger Materialien aufweist. Gelöst ist diese Aufgabe durch eine photovoltaische Mehrfach-Solarzelle gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Mehrfach- Solarzelle finden sich den in Ansprüchen 2 bis 15. Die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle ist eine photovoltaische Solarzelle, d. h. sie dient zur Umwandlung einfallender elektromagnetischer Strahlung in elektrische Energie und stellt eine Halbleiterstruktur dar.
Die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle umfasst zumindest eine obere und eine untere Teilzelle, wobei ausgehend von einer für den Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite der Mehrfach-Solarzelle zunächst die obere Teilzelle angeordnet ist, welche als pin-Struktur ausgebildet ist. Die pin-Struktur umfasst eine p-dotierte p-Schicht, eine n-dotierte n-Schicht und eine zwischen p- und n- Schicht angeordnete intrinsische i-Schicht, welche i-Schicht umfassend amor- phes Silizium ausgebildet ist.
Die obere Teilzelle ist somit in der Grundstruktur gemäß einer an sich bekannten pin-Teilzelle ausgebildet, welche insbesondere die zwischengelagerte i- Schicht als Absorber für die elektromagnetische Strahlung aufweist.
Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Mehrfach-Solarzelle unterhalb der oberen Teilzelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Zwischenschichten, die untere Teilzelle angeordnet. Die untere Teiizelle weist in einem der oberen Teilzelle zugewandten Bereich einen p-dotierten Emitterbe- reich und in einem der oberen Teilzelle abgewandten Bereich einen n-dotierten Basisbereich auf.
Im Grundaufbau ist die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle somit zumindest als Tandem-Solarzelle mit zwei pn-Übergängen ausgebildet, wobei ausgehend von der für den Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite die Dotierungsabfolge pn- pn erfolgt, jeweils gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer oder mehrerer Zwischenschichten. Hierbei und im Folgenden wird mit der Bezeichnung pn- Übergang auch ein pin-Übergang umfasst, sofern nicht explizit anders angegeben. Wesentlich ist, dass zumindest der Basisbereich der unteren Teilzelle in einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle unterscheidet sich von vorbekann- ten Mehrfach-Solarzelien somit dadurch, dass eine Kombination einer unteren Teilzelle, bei welcher zumindest der Basisbereich in einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist, mit einer oberen, als pin-Struktur ausgebildeten Teilzelle erfolgt. Die Erfindung ist in der Erkenntnis des Anmelders begründet, dass die Anordnung einer pin-Struktur, welche im wesentlichen aus amorphen Siliziumschichten ausgebildet ist, hinsichtlich der Bandlückenanpassung vorteilhaft auf einer unteren Solarzelle, deren Basisbereich als kristalline Siliziumschicht ausgebildet ist, erfolgen kann. Es ist somit die Ausbildung einer derartigen Mehrfach- Solarzelle erstmals mit verbesserter Gitteranpassung möglich und die erfindungsgemäße Solarzellenstruktur eröffnet insbesondere die Möglichkeit, kristalline Siliziummaterialien mit schlechterer Materialqualität und dadurch geringerer Lebensdauer der Minoriätsladungsträger zu verwenden und dennoch aufgrund der Ausbildung als Mehrfach-Solarzelle einen erhöhten Wirkungsgrad zu erzie- len.
Typischerweise werden kristalline Siliziumsschichten für die Ausbildung von Solarzellen mit lediglich einem pn-Übergang verwendet. Insbesondere ist die Verwendung von monokristallinem Silizium, Czochralsky-Silizium oder multikristalli- nem Silizium bekannt. Bei demgegenüber kostengünstigeren Materialien, wie beispielsweise UMG-Silizium (upgrated metallurgical-grade Silicon) liegen typischerweise demgegenüber niedrige Lebensdauern der Minoritätsladungsträger vor, so dass ein erheblich geringerer Wirkungsgrad der Solarzelle erzielt wird. Die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle ermöglicht somit insbesondere die Verwendung solcher kostengünstiger kristalliner Siliziummaterialien, da durch die Ausbildung als Mehrfach-Solarzelle mit Anordnung einer oberen Teilzelle, welche als pin-Struktur ausgebildet ist, eine Wirkungsgraderhöhung erzielt wird. Im Gegensatz zu vorbekannten Silizium-Wafer-Solarzellen weist die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle somit erstmalig die aus amorphen Siiiziumschich- ten ausgebildete obere Teilzelie auf. Im Gegensatz zu vorbekannten Mehrfach- Solarzellen wird bei der erfindungsgemäßen Solarzelle erstmalig auf den typischen Aufbau ausgehend beispielsweise von einem lichtdurchlässigen Substrat verzichtet.
Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle dient vielmehr die untere Teilzelle mit ihrer kristallinen Siliziumschicht als Substrat, auf der die obere Teilzelle ausgebildet ist, Hierbei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der Emitterbereich der unteren Teilzelle durch Einbringen von Dotierstoffen ebenfalls in der kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist. Ebenso ist es möglich, dass der Emitterbereich der unteren Teilzelle als eigene Schicht ausgebildet ist, welche auf der der oberen Teilzelle zugewandten Seite des Basisbereichs angeordnet ist, insbesondere kann der Emitterbereich ebenfalls als amorphe Siliziumsschicht ausgebildet sein.
Die vorgenannten und folgenden Formulierungen der Ausbildung einer Schicht als amorphe Siliziumschicht bzw. als eine kristalline Siliziumschicht schließen mit ein, dass gegebenenfalls die Schichten weitere Stoffe, wie beispielsweise Dotierstoffe oder einlegierte Stoffe aufweisen.
Wie zuvor beschrieben, ist bei der erfindungsgemäßen Mehrfach-Solarzelle der Grundaufbau einer Wafer-Solarzelle kombiniert mit dem Aufbau von Dünn- schicht-Mehrfach-Solarzellen, wobei die kristalline Siliziumsschicht der unteren Teilzelle als Trägersubstrat dient.
Vorzugsweise ist daher die kristalline Siliziumschicht des Basisbereichs der unteren Teilzelle mit einer Dicke im Bereich 50 μηη bis 300 μηπ , bevorzugt im Be- reich 75 μιτι bis 250 m ausgebildet.
Zur Ausbildung des Emitterbereichs der unteren Teilzelle in der kristallinen Siliziumschicht ist es vorteilhaft, dass die untere Teilzelle aus einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist, welche an der der oberen Teilzelle zugewandten Seite den p-dotierten Emitterbereich, vorzugsweise einen mit p-Dotierstoff dif~ fundierten Emitterbereich und im wesentlichen darunterliegend den n-dotierten Basisbereich aufweist.
Zur alternativen Ausbildung der erfindungsgemäßen Solarzelle, bei welcher der Emitterbereich der unteren Teilzeile als Schicht ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, dass der Basisbereich der unteren Teilzelle in einer kristallinen Siliziumsschicht ausgebildet ist und dass auf der der oberen Teilzelle zugewandten Seite der kristallinen Siliziumsschicht eine amorphe Siliziumsschicht angeordnet ist, in welcher amorphen Siliziumsschicht der Emitterbereich ausgebildet ist, so dass zwischen Basis und Emitterschicht ein Hetero-pn-Übergang ausgebildet ist,
Hierbei ist es vorteilhaft, dass die amorphe Siliziumsschicht der unteren Teilzelle, in welcher der Emitterbereich ausgebildet ist, eine Dicke im Bereich 5 nm bis 20 nm aufweist. Die amorphe Siliziumschicht kann auch in einer weiteren vor- zugsweisen Ausführungsform als Schichtstapel bestehend aus einer intrinsischen Schicht (Dicke vorzugsweise im Bereich 2nm-10nm) a-Si und einer Schicht a-Si(p) (Dicke vorzugsweise im Bereich 5 nm-20 nm) abgeschieden werden. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass weitere an sich bekannte Schichten und Strukturen zur Erhöhung des Wirkungsgrades bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ausgebildet bzw. angeordnet sind. Dies betrifft insbesondere Schichten und Strukturen zur Erhöhung der Lichteinkopplung, wie Antireflexschichten oder Schichtsysteme mit Antirefiexwirkung und/oder optische Strukturen, wie bei- spielsweise Pyramidenstrukturen.
Ebenso ist es vorteilhaft, dass auf der der oberen Teilzelle abgewandten Seite der Basis der unteren Teilzelie eine n-dotierte BSF-Schicht angeordnet ist, welche BSF-Schicht als amorphe Siliziumschicht aus gebildet ist. Die BSF-Schicht weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich 5 nm bis 50 nm auf. Die Dotierung der BSF-Schicht liegt vorzugsweise im Bereich 1 019 Atome/cm3 -1021 Atome/cm3. Ebenso kann diese BSF Schicht auch durch thermische Diffusion von Phosphor- Atomen realisiert werden; Mit dem Diffundieren kann die Waferqualität signifikant durch Getterung verbessert werden. Es ist bekannt, dass durch Anordnung eines so genannten Back Surface Fields die effektive Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit an der Rückseite für Minoritätsladungsträger verringert und damit der Wirkungsgrad erhöht werden kann. Hierzu weist das BSF bei gleichem Dotiertyp eine höhere Dotierung ge- genüber der Basis auf.
Vorzugsweise ist die p-Schicht der oberen Teilzelle mit einer Dicke im Bereich 5 nm bis 20 nm aufgeführt. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die p-Schicht der oberen Teilzelle als Schichtsystem mindestens zweier Schichten ausgebildet ist, mit einer ersten Schicht umfassend mit einer ersten aus mikrokristallinem Silizium und einer zweiten aus amorphem Silizium ausgebildeten Schicht. Dies führt zu einer weiteren Wir- kungsgraderhöhung der Solarzelle.
Eine Wirkungsgraderhöhung lässt sich dadurch erzielen, dass in einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle die i-Schicht der oberen Teilzelle als mit Germanium legierte amorphe Siliziumsschicht ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Legierungsgrad im Bereich 10 % bis 40 %.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die i-Schicht der oberen Teilzelle eine Dicke im Bereich 50 nm bis 400 nm aufweist.
Die n-Schicht der oberen Teilzelle weist vorzugsweise eine Dicke im Bereich 5 nm bis 30 nm auf.
Eine weitere Wirkungsgraderhöhung wird in einer vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Solarzelle dadurch erzielt, dass mindestens eine der amorphen Siliziumsschichten, vorzugsweise mehrere der amorphen Silizi- umschichten, weiter bevorzugt, alle amorphe Siliziumschichten als hydrogeni- sierte Schichten ausgebildet sind.
Die Bezeichnung„hydrogenisiert" bezeichnet hierbei Materialschichten, bei denen prozessbedingt ein hoher Anteil Wasserstoff (5-20 Atomprozent) im Material vorhanden ist. Dies wird typischerweise durch„: H" bei der Materialbezeichnung verdeutlicht. Eine weitere Wirkungsgradsteigerung wird durch Ausbildung eines dritten pn- Übergangs bei der erfindungsgemäßen Solarzelle erzielt. In einer solchen so genannten Tripple-Solarzelle erfolgt eine weitere Steigerung des Gesamtwir- kungsgrades verglichen mit einer Mehrfach-Solarzelle mit zwei Teilzellen, da eine zusätzliche Lichtausbeute gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist daher auf der der oberen Teilzelie abgewandten Seite der unteren Teilzelle eine dritte Teilzelle angeordnet, welche dritte Teilzelie als pin- Struktur ausgebildet ist, mit einer p-dotierten p-Schicht, einer n-dotierten n- Schicht und einer zwischen p- und n-Schicht angeordneten intrinsischen i- Schicht, so dass ein pin-Übergang ausgebildet ist. p-, i- und n-Schicht der dritten Teilzelie sind vorzugsweise als amorphe Schich- ten, insbesondere amorphe Silizium-, Sillizium-Germanium- und reinen amorphen Germanium-Schichten ausgebildet.
Eine weitere Erhöhung des Wirkungsgrades wird in Teilabwandlung hiervon erzielt, indem die ί-Schicht der dritten Teilzelle aus mikrokristallinem Germanium ausgebildet ist.
Weiterhin ist eine Wirkungsgraderhöhung dadurch möglich, dass an der der oberen Teilzelie abgewandten Seite der unteren Teilzelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Zwischenschichten, eine Rückreflektorschicht an- geordnet ist, vorzugsweise mit einer Dicke im Bereich 30 nm bis 200 nm.
Eine solche Rückrefiektorschicht ist an sich bekannt und erfüllt die Funktion, dass elektromagnetische Strahlung, typischerweise im längerwellingen Lichtbereich, welche nicht in der Solarzellenstruktur absorbiert wurde, mittels des Rückreflektors reflektiert und somit die Solarzellenstruktur nochmals durchläuft, um die Lichtausbeute zu erhöhen.
Weitere vorteilhafte Merkmale und vorzugsweise Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Figuren und den Ausführungsbeispielen beschrieben. Dabei zeigt: Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle, bei welchem der Emitter der unteren Teilzelle als amorphe Siliziumschicht ausgebildet ist; Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle, bei welcher der Emitter und die Basis der unteren Teilzelle jeweils als Dotierbereiche in einem kristallinem Siliziumwafer ausgebildet sind; Figur 3 die simulierte externe Quanteneffizienz der Solarzelle gemäß Figur
1 und
Figur 4 die simulierte externe Quanteneffizienz eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Solarzelle, welches im Wesent- liehen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, wobei die intrinsische Absorberschicht der oberen Teilzelle als amorphe Siliziumschicht ausgebildet ist.
Die Darstellungen der Solarzellenstrukturen in den Figuren sind jeweils schematische Darstellungen, welche einen Teilausschnitt des jeweiligen Ausführungsbeispiels darstellen. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Solarzelle in an sich bekannter Weise ausgebildet. Insbesondere liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die erfindungsgemäße Solarzelle an sich bekannte Schichten und/oder Strukturen zur Erhöhung der Lichteinkopplung an der Vorderseite, der Lichtreflektion an der Rückseite und/oder zur Verringerung der Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit der Minoritätsladungsträger zusätzliche Dotierbereiche und/oder Zwischenschichten aufweist.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder gleichwtrkende Elemente.
Figur 1 zeigt eine photovoltaische Mehrfach-Solarzelle, umfassend eine obere Teilzelle 1 und eine untere Teilzelle 2, wobei ausgehend von der - in allen Figuren - oben liegenden für den Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite zunächst die obere Teilzelle 1 angeordnet ist. Die obere Teilzelle 1 ist als pin-Struktur aus- gebildet, mit einer p-dotierten p-Schicht 3, einer n-dotierten n-Schicht 5 und einer zwischen p- und n-Schicht angeordneten intrinsischen i-Schicht 4. p-, n- und i-Schicht sind jeweils als amorphe Siliziumschichten ausgebildet, wo- bei die i-Schicht zusätzlich eine Germaniumlegierung aufweist.
Weiterhin ist unterhalb der oberen Teilzelle 1 die untere Teilzelle 2 angeordnet, weiche in einem der oberen Teilzelle zugewandten Bereich einen p-dotierten Emitterbereich aufweist, welcher in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als Emitterschicht 6 in Form einer amorphem Siliziumschicht, welche p-dotiert ist, ausgebildet ist.
In einem der oberen Teilzelle 1 abgewandten Bereich der unteren Teilzelle 2 weist die untere Teilzelle einen n-dotierten Basisbereich auf. Dieser ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 als n-dotierter kristalliner Siliziumwafer 7 ausgebildet.
Auf der unten liegenden Rückseite des Siliziumwafers 7 ist zusätzlich eine Rückkontaktschicht 8 angeordnet, zur Abführung von IVlajoritätsladungsträgern aus der Basis der unteren Teilzelle und somit zur elektrischen Kontaktierung. Diese Rückseitenkontaktschicht kann als n-dotierter amorphe Siliziumsschicht und/oder als metallische Schicht, insbesondere als Silberschicht oder auch Aluminiumschicht ausgebildet sein. Auf der Vorderseite ist oberhalb der p-Schicht 3 der oberen Teilzelle 1 eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfähige TCO-Schicht 9 angeordnet. Die Verwendung solcher Schichten ist an sich bekannt, einerseits zur Erhöhung des Licht- einfails und andererseits zur Abführung von Majoritätsladungsträgern, d. h. zur elektrischen Kontaktierung der Solarzelle.
Das in Figur 2 schematisch dargestellte zweite Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzelle entspricht im Grundaufbau dem in Figur 1 dargestellten, insbesondere hinsichtlich der mit identischen Bezugszeichen bezeichneten Schichten. Im Unterschied zu dem Aufbau gemäß Figur 1 weist das zweite Ausführungsbei- spiel gemäß Figur 2 eine untere Teilzelle 2 auf, deren Emitter- und Basisbereich beide mittels entsprechender Dotierungen in einem Siiiziumwafer ausgebildet sind, so dass der Siiiziumwafer somit an der der oberen Teilzelle 1 zugewandten Seite einen p-dotierten Emitterbereich 6' und darunter liegend einen n-dotierten Basisbereich 7' aufweist.
Die Rückkontaktsschicht ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel als mittels Siebdruck ausgebildete Aluminiumsschicht 8' ausgeführt.
Wie eingangs erwähnt, weist die erfindungsgemäße Mehrfach-Solarzelle insbesondere das Potential auf, ausgehend von Siliziumwafern mit vergleichsweise niedrigen Lebensdauern, wie beispielsweise UMG-Silizium eine Wirkungsgraderhöhung aufgrund der Anordnung der oberen Teilzelle zu erzielen.
Hierzu wurden Simulationen durchgeführt, welche in den Figuren 3 und 4 dargestellt sind. Ein entscheidender Faktor für den Wirkungsgrad einer Solarzelle ist die Umwandlung einfallender elektromagnetischer Strahlung in an den Kontaktierungen abführbare Ladungsträgerpaare. Es ist üblich, hierfür die externe Quanteneffizienz wellenlängenaufgelöst anzugeben.
In den Figuren 3 und 4 sind Simulationen der externen Quanteneffizienz für erfindungsgemäße Solarzellen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Figur 1) durchgeführt. Deutlich äst die hohe Lichtausbeute durch Kombination einer obe- ren und unteren Teilzelle dargestellt.
Gegenüber einer Silizium Dünnschichttandemsolarzeile bestehend aus einer amorphen Topzelle und einer mikrokristallinen Bottomzelle hat diese neue Struktur den Vorteil, dass die Bottomzefle einen deutlich erhöhten Strom auf- weist, da die Schichtdicke groß genug ist für die komplette Absorption des Sonnenlichts und die Materialqualität gegenüber mikrokristallinem Silizium besser ist. Hier kann der Wirkungsgrad deutlich gesteigert werden gegenüber der herkömmlichen Tandemtechnologie. Im Vergleich zur herkömmlichen Wafersoiarzelle ist die vorgeschlagene Struktur von Vorteil, wenn Wafer mit geringer Lebensdauer genutzt werden wie multikris- tkristalline Wafer und Wafer aus UMG-SMizium. Mit diesen Materialien sind bei Verwendung in herkömmlichen Solarzellen geringe Kurzschlussströme zu erwarten. Die Verwendung dieser Art von Wafern in der vorgeschlagenen Struktur hat den Vorteil, dass zwar der Kurzschlussstrom erniedrigt wird, aber durch die hö- here Spannung durch die Reihenschaltung der beiden Teilzelien die offene
Klemmspannung erhöht wird, was im Resultat zu einer erhöhten Effizienz führen kann.
In der in Figur 4 dargestellten Simulation wurde abweichend von der Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Figur 1 als i-Schicht 4 der oberen Teii- zelle lediglich eine amorphe Siliziumschicht angenommen, so dass die Herstellungskosten nochmals reduziert sind. Es zeigt sich, dass selbst in dieser Ausführungsvariante immer noch eine Gesamtausbeute erzielt wird, die eine Verwirklichung dieses Solarzellenkonzeptes rechtfertigt.
In nachfolgender Tabelle sind die wesentlichen Daten eines als Triple Solarzelle ausgebildeten weiteren Ausführungsbeispiels angegeben. Weiterhin sind in Klammern jeweils weitere bevorzugte Materialien, bzw. Wertebereiche angegeben. Es liegt im Rahmen der Erfindung, die erfindungsgemäße Mehrfach- Solarzelle aus Kombinationen der angegebenen Materialien/Wertebereiche auszugestalten. Weiterhin liegt es im Rahmen der Erfindung, eine Solarzelle als Tandem-Solarzelle mit den Daten der Tabelle unter Weglassung der unteren Teilzelle auszubilden, d. h. die Daten der„mittleren Teilzelle" der Tabelle finden in diesem Fall für die untere Teilzelle der Tandem-Solarzelle Anwendung.
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Claims

Ansprüche
1 . Photovoltaische Mehrfach-Solarzelle,
umfassend zumindest eine obere und eine untere Teilzelle (2),
wobei ausgehend von einer für den Lichteinfall ausgebildeten Vorderseite der Mehrfach-Solarzelle zunächst die obere Teiizelle (1 ) angeordnet ist, welche als pin-Struktur ausgebildet ist, mit einer p-dotierten p-Schicht (3), einer -dotierten n-Schicht (5) und einer zwischen p- und n-Schicht (5) angeordneten intrinsischen i-Schicht,
wobei p-, i- und n-Schicht (5) jeweils als amorphe Siliziumschichten, gegebenenfalls mit weiteren Stoffen, ausgebildet sind,
und wobei weiterhin unterhalb der oberen Teilzelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer oder mehrere Zwischenschichten, die untere Teilzelle (2) angeordnet ist, welche in einem der oberen Teilzelle zugewandten Bereich einen p-dotieren Emitterbereich und in einem der oberen Teiizelle abgewandten Bereich einen n-dotierten Basisbereich aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest der Basisbereich der unteren Teilzelle in einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist.
2. Solarzelle nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kristalline Siliziumschicht des Basisbereichs der unteren Teilzelle eine Dicke im Bereich 50 μηι bis 300 μίη, bevorzugt im Bereich 75 μιη bis 250 pm aufweist.
3. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die untere Teilzelle (2) aus einer kristallinen Siliziumschicht ausgebildet ist, welche an der der oberen Teilzelle zugewandten Seite den p-dotierten Emitterbereich, vorzugsweise einen mit p-Dotierstoff diffundierten Emitterbereich und im wesentlichen darunterliegend den n-dotierten Basisbereich aufweist.
4. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Basisbereich der unteren Teiizelle in einer kristallines Siliziumschicht ausgebildet ist und dass auf der der oberen Teilzelle zugewandten Seite der kristallinen Siliziumschicht eine amorphe Siliziumschicht angeordnet ist, in welcher amorphen Siliziumschicht der Emitterbereich ausgebildet ist, so dass zwischen Basis und Emitterschicht (6) ein Hetero-pn-Übergang ausgebildet ist.
5. Solarzelle nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die amorphe Siliziumschicht der unteren Teilzelle eine Dicke im Bereich 5 nm bis 20 nm aufweist.
6. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der der oberen Teiizelle abgewandten Seite der Basis der unteren Teiizelle eine n-dotierte BSF-Schicht angeordnet ist, welche BSF-Schicht als amorphe Siliziumschicht und/oder durch Diffusion eines Dotierstoffes ausgebildet ist und vorzugsweise eine Dicke im Bereich 5 nm bis 50 nm aufweist.
7. Solarzeile nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die p-Schicht (3) der oberen Teilzelle eine Dicke im Bereich 5 nm bis 20 nm aufweist.
8. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die p-Schicht (3) der oberen Teiizelle als Schichtsystem mindestens zweier Schichten ausgebildet ist, mit einer ersten mikrokristallinen Siliziumschicht und einer zweiten amorphen Siliziumschicht.
9. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die i-Schicht (4) der oberen Teilzelle als mit Germanium legierte amorphe Siliziumschicht ausgebildet ist, vorzugsweise mit einem Legierungsgrad im Bereich 10% bis 40%.
10. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die i-Schicht (4) der oberen Teilzelle eine Dicke im Bereich 50 nm bis 400 nm aufweist.
1 1 . Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die n-Schicht (5) der oberen Teilzelle eine Dicke im Bereich 5 nm bis 30 nm aufweist.
12. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der amorphen Siliziumschichten, vorzugsweise mehrere der amorphen Siliziumschichten, weiter bevorzugt alle amorphe Siliziumschichten als hydrogenisierte Schichten ausgebildet sind.
13. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der der oberen Teilzelle abgewandten Seite der unteren Teilzelle eine dritte Teilzelle angeordnet ist, welche dritte Teilzelle als pin-Struktur ausgebildet ist, mit einer p-dotierten p-Schicht (3), einer n-dotierten n- Schicht (5) und einer zwischen p- und n-Schicht (5) angeordneten intrinsi- sehen i-Schicht (4), so dass ein pin-Übergang ausgebildet ist.
14. Solarzelle nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die i-Schicht (4) der dritten Teilzelle umfassend mikrokristallines Ger- manium, oder amorphes Germanium oder amorphes Germanium-Silizium ausgebildet ist.
1 5. Solarzelle nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der der oberen Teilzelle abgewandten Seite der unteren Teilzelle, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weitere Zwischenschichten, eine Rückreflektorschicht angeordnet ist, vorzugsweise mit einer Dicke im Bereich 30 nm bis 200 nm.
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