DE10125036B4

DE10125036B4 - Verfahren zum Schützen einer Solarzelle

Info

Publication number: DE10125036B4
Application number: DE10125036A
Authority: DE
Inventors: Kenzo Kawano
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-05-24
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: DE10125036B8; US20020007846A1; JP3888860B2; DE10125036A1; JP2002050783A; US6476313B2

Abstract

Verfahren zum Schützen einer Solarzelle (100) mit:
– einem Halbleitersubstrat (1) von erstem Leitungstyp;
– einem ersten Bereich (2) von zweitem Leitungstyp, der auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (1) vorhanden ist;
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
– Aufbringen eines zweiten Bereichs (3) von zweitem Leitungstyp auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), so dass der erste Bereich (2) und der zweite Bereich (3) sich nicht kontaktieren;
– Anordnen eines dritten Bereichs (6, 19) zum Einstellen des Halbleiersubstrats (1) und des zweiten Bereichs (3) auf dasselbe Potential;
– Bilden eines Bereichs (17) mit Nebenschlussfunktion zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem ersten Bereich (2) unter Verwendung einer Verarmungsschicht, die innerhalb des Halbleitersubstrats (1) durch eine Spannung in Sperrrichtung zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem ersten Bereich (2) gebildet wurde;
und
– Einprägen eines Durchschlagsstromes, der zwischen dem ersten Bereich (2) und dem zweiten Bereich...

Description

Priorität: 24. Mai 2000 Japan Nr. 2000-153572(P)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen einer Solarzelle, genauer gesagt, einer Solarzelle mit Nebenschlussfunktion, die die Solarzelle gegen eine Spannung in Sperrrichtung schützt, wenn sich die Solarzelle lichtgeschützt in einem Solarzellenmodul befindet.
Um ein fotovoltaisches Energieerzeugungssystem aufzubauen, in dem ein hoher Strom und eine hohe Spannung benötigt werden, wurde ein herkömmliches Solarzellenmodul geschaffen, das über mehrere in Reihe oder parallel geschaltete Solarzellen verfügt, um den gewünschten Ausgangsstrom und die gewünschte Ausgangsspannung zu erhalten. Wenn jedoch bei einer derartigen Solarzelle das Solarzellenmodul durch Schatten oder etwas Anderes gegen das Sonnenlicht abgeschirmt wird, wird an die gegen Licht abgeschirmte Solarzelle eine Spannung in Sperrrichtung, die in den anderen Zellen erzeugt wird, angelegt.
Wenn die Spannung in Sperrrichtung die Durchbruchsspannung der Zelle überschreitet, tritt im Übergang der Zelle ein Durchbruch auf, wodurch ein großer Strom fließt, was zu einem Abfall der Ausgangsleistung des gesamten Solarzellenmoduls führt.
Im Fall von Solarzellenmodulen zur Verwendung im Weltraum kann z. B. während einer Lageregelung eines Satelliten ein Teil desselben oder eine Konstruktion wie eine Antenne usw. einen Schatten auf das Solarzellenmodul werfen. Im Fall terrestrischer Anwendung tritt ein Schatten z. B. durch benachbarte Gebäude oder durch Anhaften von Taubenkot auf. Um ein Durchbrechen von Solarzellen aufgrund einer anliegenden Spannung in Sperrrichtung zu verhindern, sind Solarzellenmodule mit Nebenschlussdioden bekannt, die an jeder Solarzelle oder einer jeweiligen Gruppe von Solarzellen extern angebracht sind. Ferner ist auch eine Solarzelle mit sogenannter integrierter Diode bekannt, bei der Nebenschlussdioden in die Solarzellen integriert sind (siehe z. B. DE 41 36 827 A1 oder US 5 330 584 A ).
Wenn jedoch Nebenschlussdioden extern in Bezug auf die Solarzellen angebracht sind, tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Montagedichte der Solarzellen auf dem Substrat wegen einer Zunahme der Anzahl der zu montierenden Komponenten verringert ist, und es tritt auch ein Problem hinsichtlich einer Zunahme der Herstellschritte für das Modul auf.
Andererseits sind, wenn die Dioden in die Solarzellen integriert werden, die Herstellschritte sehr kompliziert, da die Nebenschlussdioden gemeinsam mit den Solarzellen auf demselben Siliciumsubstrat zu integrieren sind, was zu erhöhten Herstellkosten führt.
Ferner weisen Nebenschlussdioden vom herkömmlichen Typ Zenerdioden-Struktur auf. Diese Struktur ist dadurch gekennzeichnet, dass der pn-Übergang aus zwei Fremdstoffdiffusionsschichten mit hoher Fremdstoffdichte besteht, wobei die Verteilung einen steilen Anstieg zeigt. Dies führt zum Problem, dass es wegen Schwankungen in der einen oder beiden Diffusionsschichten zu Schwankungen der Stromcharakteristik kommt.
Aus DE 41 36 827 A1 ist seine Solarzelle mit Nebenschlussdiode bekannt, in der in einem Substrat eines ersten Leitungstyps ein Bereich eines zweiten Leitungstyps liegt, der einen weiteren Bereich eines ersten Leitungstyps umschließt, sodass eine Frontelektrode an dem weiteren Bereich des ersten Leitungstyps angrenzt, und an dem Bereich des zweiten Leitungstyps angerenzt. Die entstehende pn-Nebenschlussdiode verhindert, dass eine Zelle bei einer Umpolung der Vorspannung beschädigt wird.
Aus US 4 933 022 A ist eine Solarzelle bekannt, welche interdigitale Kontakte sowie interne Bypass-Dioden aufweist. Dabei weist eine entsprechende Struktur der Solarzelle eine zweifache Metallschicht zur Kontaktierung auf, welche eine Interidigitalstruktur bildet. Jede Zelle weist eine eigene Bypass-Diode auf, welche jeweils dotierte Gebete aufweisen, welche in Verbindung mit dem Metall stehen, das von den dotierten Gebieten der aktiven Solarzelle beabstandet ist.
Aus JP 58-043 557 A ist ein Halbleiterbauelement bekannt, wobei dargestellt ist, wie das Bauteil vor einem Eingangssignal geschützt werden soll, indem eine Eingangsspannung, die an einem Gate angelegt wird, angepasst wird.
Aus JP 10-163 511 A ist eine solare Batteriezelle bekannt, welche eine besonders stabilisierte Beschichtung aufweisen soll. Die Zelle weist Leitungsbereiche zum Nutzen der Funktionen von Bypass-Dioden in flachen Gebieten einer texturierten Struktur auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein billiges Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle zu schaffen.
Diese Aufgabe ist hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
1 ist eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Solarzelle;
2 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A in 1;
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Nebenschlussfunktion eines Beispiels einer Solarzelle zeigt;
4 ist ein Diagramm, das ein Ersatzschaltbild des Hauptteils eines Beispiels einer Solarzelle zeigt;
5 ist ein Diagramm, das die Vr-Ir-Charakteristik eines Beispiels einer Solarzelle zeigt;
6(a)–6(e) sind Diagramme, die ein erfindungsgemäßes Herstellverfahren veranschaulichen;
7 ist ein der 2 entsprechendes Diagramm zu einem anderen Ausführungsbeispiel einer Solarzelle;
8 ist ein der 1 entsprechendes Diagramm zu einem noch anderen Ausführungsbeispiel;
9 ist ein Diagramm, das eine Draufsicht eines Zellenlayouts einer Solarzelle zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine Draufsicht eines anderen Zellenlayouts zeigt;
11 ist ein der 7 entsprechendes Diagramm zu noch einem anderen Ausführungsbeispiel;
12 ist ein der 7 entsprechendes Diagramm zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
13 ist ein der 7 entsprechendes Diagramm zu noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In der nachfolgenden Beschreibung wird von einem ersten und einem zweiten Leitungstyp gesprochen. Es handelt sich dabei um den p- und den n-Typ, wobei unerheblich ist, welches dabei der erste und welches der zweite Leitungstyp ist.
Als Halbleitersubstrat kann bei der Erfindung ein p- oder ein n-Siliciumsubstrat verwendet werden.
Um das Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp und einen zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp auf dasselbe Potenzial einzustellen, kann ein Kurzschlusselement vorhanden sein, das zwischen diesen einen Kurzschluss errichtet. Dieses Kurzschlusselement kann unter Verwendung desselben Materials hergestellt werden, wie es für eine Oberflächenelektrode verwendet wird, die an der Oberfläche des Substrats hergestellt wird, und es kann im selben Herstellschritt hergestellt werden.
Genauer gesagt, kann die an der Oberfläche des ersten Bereichs vom zweiten Leitungstyp vorhandene Oberflächenelektrode ferner mit einem Kurzschlusselement versehen sein, das zwischen dem Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp und dem zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp einen Kurzschluss errichtet, und das Kurzschlusselement kann aus demselben Material wie dem der Oberflächenelektrode hergestellt werden.
Ferner kann der Kontaktwiderstand zwischen dem Kurzschlusselement und dem Substrat vom ersten Leitungstyp dadurch gesenkt werden, dass der Kontaktbereich mit einem Fremdstoffdiffusionsbereich vom ersten Leitungstyp mit höherer Fremdstoffdichte als der im Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp versehen wird.
Genauer gesagt, kann das Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp auf seiner Oberfläche einen Fremdstoffdiffusionsbereich vom ersten Leitungstyp mit einer Fremdstoffdichte über der des Substrats aufweisen, und das Kurzschlusselement kann zwischen diesem Substrat und dem zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp über den Bereich vom ersten Leitungstyp einen Kurzschluss aufbauen. Ferner können der zweite Bereich vom zweiten Leitungstyp und der Fremdstoffdiffusionsbereich vom ersten Leitungstyp hergestellt werden, ohne dass hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich ist, da sie in Kontakt miteinander oder mit etwas Abstand zwischen ihnen positioniert werden können.
Ferner kann, anstatt dass das oben genannte Kurzschlusselement verwendet wird, der Übergang, der den zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp mit dem Halbleitersubstrat vom ersten Leitungstyp verbindet, einer Implantationsbehandlung unter Verwendung geladener Ionen oder Protonen oder einer Sandstrahlbehandlung mit superfeinen Teilchen unterzogen werden, um im Übergang Kristalldefekte zu erzeugen. Auf diese Weise kann am Übergang ein Leckstrom erzeugt werden, um das Substrat vom ersten Leitungstyp und den Bereich vom zweiten Leitungstyp auf dasselbe Potenzial zu fixieren.
Anders gesagt, kann, an der Grenze des Halbleitersubstrats, die Grenze zwischen dem Substrat und dem zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp mit einem Bereich versehen werden, der dadurch fehlerbehaftete Kristalle aufweist, dass eine Implantationsbehandlung unter Verwendung geladener Ionen oder Protonen oder eine Sandstrahlbehandlung unter Verwendung superfeiner Teilchen ausgeführt wird, oder sie kann einen Bereich vom ersten Leitungstyp mit einer Fremdstoffdichte über der des Substrats und einen Bereich mit fehlerbehafteten Kristallen an der Grenze zwischen dem zweiten Bereich vom zweiten Leitungstyp und dem Bereich vom ersten Leitungstyp aufweisen, vorausgesetzt, dass die Defekte durch eine Implantationsbehandlung unter Verwendung geladener Ionen oder Protonen oder durch eine Sandstrahlbehandlung unter Verwendung superfeiner Teilchen erzeugt werden.
Bei dieser Solarzelle ist die Lichtempfangsfläche vorzugsweise mit Antireflexionsform ausgebildet. Auf diese Weise kann die effektive Fläche der Fotoempfangsfläche erhöht werden. Der Begriff ”Antireflexionsform” betrifft eine derartige Morphologie, die dazu in der Lage ist, Licht zu streuen; z. B. betrifft er eine unregelmäßige Fläche mit sägezahnförmigem Querschnitt.
Ferner können der erste und der zweite Bereich vom zweiten Leitungstyp einander benachbarte Ränder aufweisen, die über Kammform verfügen, wobei sie sich über ein benachbartes Stück erstrecken. Auf diese Weise ist die effektive Länge zum Unterdrücken des Stromflusses in Sperrrichtung erhöht.
Ferner kann der Bereich mit Nebenschlussfunktion den Rand der Solarzelle durchgehend umgeben. Auf diese Weise kann der effektive Lichtempfangsbereich vergrößert werden.
Ferner kann der Bereich mit Nebenschlussfunktion in mehreren Bereichen vorhanden sein. Durch diese Vorgehensweise wirkt die Nebenschlussfunktion an vielen Stellen, und der Abstand zwischen abgeschatteten Teilen und dem Bereich mit Nebenschlussfunktion wird kürzer.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise ein Oxidfilm als Maske verwendet, wenn der erste und der zweite Bereich vom zweiten Leitungstyp auf der Oberfläche des Substrats hergestellt werden, so dass der zweite Bereich vom zweiten Leitungstyp nicht im Randabschnitt der Zelle (Zellenrand) frei liegt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass am Zellenrand ein Leckstrom erzeugt wird. Ferner kann der Oxidfilm durch einen CVD-Prozess hergestellt werden.
Nun wird die Erfindung anhand spezieller, nicht beschränkender Beispiele beschrieben, wobei zunächst auf die 1 und 2 Bezug genommen wird.
Eine mit Nebenschlussfunktion versehene Solarzelle 100 verfügt über einen Lichtempfangsabschnitt, der dadurch ausgebildet wird, dass auf einem p-Siliciumsubstrat 1 ein erster n-Fremdstoffdiffusionsbereich 2 und ein zweiter n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 hergestellt werden, wobei das Potenzial des letzteren auf denselben Wert wie den des Potenzials des p-Siliciumsubstrats 1 fixiert ist und er um einen vorgegebenen Abstand L entfernt vom Lichtempfangsabschnitt, dem Bereich 2, ausgebildet ist.
D. h., dass auf der Lichtempfangsfläche des p-Siliciumsubstrats 1 die n-Fremdstoffdiffusionsbereiche 2 und 3 um einen bestimmten Abstand L voneinander entfernt vorhanden sind. Ein p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 ist benachbart zum n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 vorhanden. Ferner ist darauf ein thermisch oxidierter Film 5 ausgebildet.
Im thermisch oxidierten Film 5 sind Kontaktöffnungen 15 und 16 ausgebildet. In einem Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion sind der n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 und der p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 mittels der Kontaktöffnung 16 durch ein leitendes Element 6 verbunden. Eine mit dem n-Fremdstoffdiffusionsbereich 2 verbundene n-seitige Elektrode 7 zur Spannungsausgabe ist über der Kontaktöffnung 15 vorhanden, und darauf ist eine Antireflexionsbeschichtung 8 auflaminiert. Diese Antireflexionsbeschichtung 8 ist in 1 nicht dargestellt, jedoch kann hierzu auf 2 verwiesen werden.
Andererseits ist an der Rückseite des p-Siliciumsubstrats 1 ein p-Fremdstoffdiffusionsbereich 24 ausgebildet, und ferner sind darauf ein CVD-Film 9 und eine p-seitige Elektrode 10 zur Spannungsausgabe vorhanden.
Wenn ein aus Zellen mit dem oben beschriebenen Aufbau konstruiertes Solarzellenmodul im Gebrauch abgeschattet wird, liegt an der abgeschatteten Zelle eine Vorspannung Vr in Sperrrichtung an, so dass am n-Fremdstoffdiffusionsbereich 2 positive Polarität anliegt und am p-Siliciumsubstrat 1 negative Polarität anliegt.
In diesem Fall entsteht am pn-Übergang entsprechend der anliegenden Vorspannung in Sperrrichtung eine Verarmungsschicht. Die Dichte der eindotierten Fremdstoffe im p-Siliciumsubstrat 1 beträgt ungefähr 10¹⁶ cm^–3, und die n-Fremdstoffdichte beträgt ungefähr 10¹⁹ cm^–3. Diese Dichten werden für eine herkömmliche Solarzelle verwendet. So erstreckt sich die ausgebildete Verarmungsschicht hauptsächlich innerhalb des p-Siliciumsubstrats 1, wie es durch einen Pfeil in 3 dargestellt ist.
Ferner erhält dann, wenn die Verarmungsschicht den n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 erreicht, dessen Potenzial auf denselben Wert wie den des p-Siliciumsubstrats 1 fixiert ist, die Potenzialdifferenz zwischen den n-Fremdstoffdiffusionsbereichen 2 und 3 den Wert Vr. Demgemäß fließt ein Durchschlagsstrom zwischen den Bereichen 2 und 3. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild für diesen Fall; dabei ist ein Strompfad gebildet, wie er durch eine gestrichelte Linie am pn-Übergang 18 dargestellt ist. So kann der Fluss eines Stroms Ir in Sperrrichtung eine Zunahme der Potenzialdifferenz Vr unterdrücken, wie es in der Vr-Ir-Charakteristik der 5 dargestellt ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein Durchschlag des pn-Übergangs der Solarzelle auftritt.
Gemäß 5 beginnt der Fluss des Stroms Ir bei einer Spannung Vp, die vom Abstand L zwischen dem ersten und zweiten n-Fremdstoffdiffusionsbereich 2 und 3 abhängt. So kann die Spannung Vp nach Wunsch eingestellt werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 6 ein Prozess zum Herstellen einer Solarzelle mit dem obigen Aufbau beschrieben.
Gemäß 6(a) wird ein thermisch oxidierter Film 11 mit einer Dicke von z. B. 200 bis 400 nm zu beiden Seiten eines p-Siliciumsubstrats 1 gewünschter Dicke hergestellt. Dann wird, zum Herstellen eines p-Fremdstoffdiffusionsbereichs 4, wie er in 1 dargestellt ist, auf einer der Seiten, die später als Lichtempfangsfläche dient, ein Fotoresist 12 selektiv durch ein bekanntes Fotolithografieverfahren strukturiert.
Darin wird, wie es in 6(b) veranschaulicht ist, der Oberflächen-Oxidfilm 11 selektiv unter Verwendung des im vorigen Schritt strukturierten Fotoresists 12 als Maske entfernt. In diesem Fall wird auch der auf der Rückseite ausgebildete Oxidfilm 11 entfernt.
Unter Verwendung von BSr₃ und dergleichen werden anschließend die p-Fremdstoffdiffusionsbereiche 4 und 24 mit einer Dichte von ungefähr 1 × 10²⁰ cm^–3 ausgebildet, und nach Abschluss dieses Vorgangs wird der Oxidfilm 11 entfernt.
Gemäß 6(c) werden durch einen CVD-Prozess auf beiden Seiten des Substrats Oxidfilme 9 und 13 mit jeweils einer Dicke von ungefähr 400 nm hergestellt. Dann wird, um die n-Fremdstoffdiffusionsbereiche 2 und 3 (siehe 2) herzustellen, ein Teil des Oxidfilms 13 durch ein bekanntes Fotolithografie- oder Ätzverfahren entfernt.
Dann werden die n-Fremdstoffdiffusionsbereiche 2 und 3 mit einer Dichte von ungefähr 1 × 10¹⁹ cm^–3 unter Verwendung von POCl₃ oder dergleichen hergestellt. Gleichzeitig verhindert der Oxidfilm 13, dass n-Fremdstoffe in die Zellenrandbereiche diffundieren, um dadurch zu verhindern, dass der pn-Übergang am Zellenrand frei liegt. So ist eine planare Struktur zum Unterdrücken eines Leckstroms in den Randabschnitten der Zelle ausgebildet. Danach wird der restliche Oxidfilm 13 entfernt.
Gemäß 6(d) wird anschließend ein dünner thermisch oxidierter Film 5 (Dicke von ungefähr 20 nm) hergestellt, um die Oberfläche zu stabilisieren.
Gemäß 6(e) wird anschließend im auf der Rückseite vorhandenen Oxidfilm 9 eine Kontaktöffnung 14 ausgebildet, um zwischen dem p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 und der p-seitigen Elektrode 10 (siehe 2) eine elektrische Verbindung zu errichten. Ferner wird in dem auf der Vorderseite vorhandenen thermisch oxidierten Film 5 eine Kontaktöffnung 15 ausgebildet, um zwischen dem n-Fremdstoffdiffusionsbereich 2 und der n-seitigen Elektrode 7 (siehe 2) eine elektrische Verbindung zu errichten. Außerdem wird im thermisch oxidierten Film 5 auf der Oberfläche eine Kontaktöffnung 16 ausgebildet, um das Potenzial des n-Fremdstoffdiffusionsbereichs 3 und des p-Fremdstoffdiffusionsbereichs 4 auf denselben Wert wie den des leitenden Elements 6 (siehe 2) zu fixieren.
Gemäß 2 wird eine bekannte Technik dazu verwendet, die n-seitige Elektrode 7 und die p-seitige Elektrode 10 herzustellen, wobei auch das leitende Element 6 unter Verwendung desselben Materials im selben Prozessschritt hergestellt wird. Dann wird auf der Lichtempfangsseite eine Antireflexionsbeschichtung 8 hergestellt, um die abschließende Struktur einer Solarzelle zu erhalten, in die Bauteile vom Durchschlagstyp mit Nebenschlussfunktion integriert sind, wie es in 2 dargestellt ist.
Gemäß 7 kann die Lichtempfangsfläche mit einer Antireflexionsmorphologie versehen sein, die über sägezahnförmigen Querschnitt verfügt, während der Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion eben ist. Auf diese Weise kann im Abschnitt mit fotovoltaischer Wandlung ausreichend Lichtabsorption erwartet werden, wobei dennoch für die sich ergebende Solarzelle ausreichende Nebenschlussfunktion geschaffen werden kann.
Andernfalls können, wie es durch 8 veranschaulicht ist, die n-Fremdstoffdiffusionsbereiche 2 und 3 mit verschachtelter, kammförmiger Morphologie ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die effektive Länge des Abschnitts zum Führen des Stroms in der Sperrrichtung erhöht werden, um einen Anstieg von Vr wirkungsvoll zu unterdrücken.
Ferner kann, gemäß 9, der Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion im Randabschnitt der Solarzelle 10 ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Bereich zum Empfangen von Licht, der nicht der Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion ist, vergrößert werden, um die Ausgangsleistung der Solarzelle anzuheben.
Gemäß 10 kann ferner der Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion in mehrere getrennte Bereiche an gewünschten Orten unterteilt sein. Auf diese Weise kann die Nebenschlussfunktion an mehreren Punkten realisiert werden. Dies verkürzt den Abstand von einem abgeschatteten Abschnitt zum Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion, um wirkungsvoll zu verhindern, dass am Übergang ein Durchschlag auftritt.
11 veranschaulicht ein anderes Ausführungsbeispiel einer Solarzelle, wobei es sich um ein 7 entsprechendes Diagramm handelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ein n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 und ein p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 im Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion so auf der Oberfläche des p-Siliciumsubstrats 1 ausgebildet, dass sie um einen Abstand d voneinander entfernt sind. Im dem Abstand d entsprechenden Abschnitt ist ein thermisch oxidierter Film 5 belassen, und die Bereiche 3 und 4 sind über ein leitendes Element 6 miteinander verbunden. Der andere Aufbau mit Ausnahme des Bereichs 17 mit Nebenschlussfunktion ist derselbe wie in 7.
12 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei es sich um ein 7 entsprechendes Diagramm handelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, anstatt dass der in 7 dargestellte p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 und das leitende Element 6 vorhanden sind, am Übergang zwischen dem p-Siliciumsubstrat 1 und dem n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 ein defektbehafteter Kristallbereich 19 durch eine Implantationsbehandlung unter Verwendung geladener Ionen oder Protonen oder durch eine Sandstrahlbehandlung unter Verwendung superfeiner Teilchen an der Vorderseite des Substrats 1 geschaffen. Auf diese Weise ist ein Bereich 17 mit Nebenschlussfunktion gebildet, wobei der andere Aufbau ähnlich demjenigen ist, wie er in 7 dargestellt ist. Beim in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt der defektbehaftete Kristallbereich 19 einen Leckstrom am Übergang, und demgemäß können das p-Siliciumsubstrat 1 und der n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 auf dasselbe Potenzial gebracht werden.
13 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel, wobei es sich um ein 7 entsprechendes Diagramm handelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, anstatt dass das leitende Element 6 der 7 vorhanden wäre, ein defektbehafteter Kristallbereich 19 am Übergang zwischen dem n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 und dem p-Fremdstoffdiffusionsbereich 4 auf eine Weise ausgebildet, die derjenigen ähnlich ist, die unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wurde. Dabei ist der Aufbau mit Ausnahme desjenigen des Bereichs 17 mit Nebenschlussfunktion demjenigen ähnlich, wie er anhand von 7 erläutert wurde. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt der defektbehaftete Kristallbereich 19 einen Leckstrom am Übergang, so dass das p-Siliciumsubstrat 1 und der n-Fremdstoffdiffusionsbereich 3 auf dasselbe Potenzial gebracht sind.
Wie oben beschrieben, ist durch die Erfindung auf einfache Weise ein Bereich mit interner Nebenschlussfunktion in der Zelle geschaffen, wodurch die Solarzellen wirkungsvoll gegen eine Spannung in Sperrrichtung geschützt sind, wie sie innerhalb eines Solarzellenmoduls bei Abschattung entsteht.

Claims

Verfahren zum Schützen einer Solarzelle (100) mit: – einem Halbleitersubstrat (1) von erstem Leitungstyp; – einem ersten Bereich (2) von zweitem Leitungstyp, der auf einer Fläche des Halbleitersubstrats (1) vorhanden ist; gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Aufbringen eines zweiten Bereichs (3) von zweitem Leitungstyp auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats (1), so dass der erste Bereich (2) und der zweite Bereich (3) sich nicht kontaktieren; – Anordnen eines dritten Bereichs (6, 19) zum Einstellen des Halbleiersubstrats (1) und des zweiten Bereichs (3) auf dasselbe Potential; – Bilden eines Bereichs (17) mit Nebenschlussfunktion zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem ersten Bereich (2) unter Verwendung einer Verarmungsschicht, die innerhalb des Halbleitersubstrats (1) durch eine Spannung in Sperrrichtung zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem ersten Bereich (2) gebildet wurde; und – Einprägen eines Durchschlagsstromes, der zwischen dem ersten Bereich (2) und dem zweiten Bereich (3) durch die Verarmungsschicht fließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) mit dem ersten Bereich (2) als Lichtempfangsfläche wirkt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Halbleitersubstrats (1) eine sägezahnförmige Querschnittsform aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Bereich (2, 3) einander benachbarte Ränder aufweisen, die kammförmig ausgebildet sind, um eine Nachbarschaftslänge zu verlängern.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (3) und der dritte Bereich (6, 19) den Rand der Solarzelle (100) durchgehend umgeben.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (3) und der dritte Bereich (6, 19) gesondert an mehreren Stellen der Solarzelle (100) vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (100) zudem eine Oberflächenelektrode (7) auf dem ersten Bereich (2) aufweist, wobei der dritte Bereich (6, 19) ein Kurzschlusselement (6) zum Errichten eines Kurzschlusses zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem zweiten Bereich (3) aufweist, wobei die Oberflächenelektrode (7) und das Kurzschlusselement (6) aus demselben Material bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (17) mit Nebenschlussfunktion einen vierten Bereich (4) vom ersten Leitungstyp aufweist und der dritte Bereich (6, 19) ein Kurzschlusselement (6) enthält, um zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem zweiten Bereich (3) über den vierten Bereich (4) einen Kurzschluss aufzubauen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Bereich (6, 19) einen fünften Bereich (19) mit fehlerbehafteten Kristallen an der Grenze zwischen dem Halbleitersubstrat (1) und dem zweiten Bereich (3) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (17) mit Nebenschlussfunktion einen vierten Bereich (4) vom ersten Leitungstyp angrenzend an den zweiten Bereich (3) aufweist, der eine Fremdstoffdichte über der des Halbleitersubstrats (1) aufweist, und der dritte Bereich (6, 19) einen fünften Bereich (19) mit fehlerbehafteten Kristallen an der Grenze zwischen dem zweiten Bereich (3) und dem vierten Bereich (4) aufweist.