DE2253830B2 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle und Solarzellenbatterie - Google Patents

Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle und Solarzellenbatterie

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I.
Eine derartige Solarzelle ist aus der FR-PS 13 20 775 bekannt Die bekannte Solarzelle besteht aus einem Halbleiterkörper mit zwei aneinandergrenzenden Halbleiterzonen vom entgegengesetzten Leitungstyp, wobei in die eine der beiden den pn-Übergang bildenden Halbleiterzonen eine weitere Halbleiterzone eingebracht ist die mit dieser Halbleiterzone einen zweiten pn-übergang bildet Diese weitere HalbJeiterzone ist mit der Halbleiterzone, in die sie eingebracht ist, verbunden. Bei diesem Aufbau ist zu der Solarzelle eine
to Diode mit einem gesonderten pn-Ubergang antiparallel geschaltet Diese Diode dient bei einer Serienschaltung der Dioden zur Ableitung des in der Solarzellenbatterie erzeugten Generatorsiroms, wenn die zugehörige Solarzelle ausfällt oder abgeschaltet wird. Durch diese
is sogenannten »Shunt-Dioden« wird daher sichergestellt, daß die Solarzellenbatterie auch bei einzelnen ausfallenden Solarzellen Leistung abgibt
Aus der US-PS 29 81 777 sind Solarzellen aus Cadmiumsulfid bekannt bei denen der gleichrichtende Obergang der Solarzelle entweder aus einem pn-übergang oder aus einem gleichrichtenden Metall-Halbleiterübergang besteht Eine zu den Solarzellen antiparallel geschaltete zusätzliche Diode ist dabei nicht vorgesehen.
Aus der DE-OS 18 06 835 ist eine Solarzelle bekannt, bei der die Kontakte aus einer Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber besteht. Das Palladium kann durch Platin, das Titan durch Chrom, Molybdän oder Tantal ersetzt werden.
ίο Aus dem Bum »Photoconductivity of Solids« von R. Bube, Verlag ]. Wiley (I960), Seite 120. ist es bekannt, daß Gold auf Silizium gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakte bildet, die durch Temperatur in ohmsche Kontakte übergehen.
r> Durch die US-PS 36 68 481 ist eine Schottky-Diode bekannt, bei der der Schottky-Kontakt in eine Vertiefung des Halbleiterkörpers eingebracht und von einer Halbleiterzone umgeben ist, die mit dem angrenzenden Halbleitermaterial einen pn-Übergang bildet. Die Kombination eines pn-Ubergangcs mit einem Mctall-Halblcitcr-Kontakt soll bei der bekannten Schottky-Diode die Schaltcigenschaften der Diode verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
4') möglichst einfaches Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle anzugeben, die bei Zusammenschaltung zu einer Batterie mit jeweils einer antiparallel geschalteter. Diode versehen isi. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I angegebenen
-,o Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die ohmschen Kontakte und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt beispielsweise aus einer Mchrschichtkombination aus wenigstens zwei verschiedenen
γ, Metallen hergestellt. Diese Mehrschichtkombination besteht bei Verwendung eines Halblciterkörpers aus Silizium beispielsweise aus je zwei Schichten, und zwar beispielsweise aus einer ersten Schicht aus Titan oder Chrom und einer zweiten Schicht aus Silber. Auf die
so Silberschicht wird in diesem Fall beispielsweise noch ein Lot aufgebracht.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ebenfalls bei Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium zwischen die erste Schicht und die
μ zweite Schicht noch eine Zwischenschicht eingefügt, die beispielsweise aus Palladium oder Platin besteht. In diesem Fall ist auf der zweiten Schicht kein Lot erforderlich, da aufgrund der Zwischenschicht höhere
Temperaturen möglich sind, bei denen das vorhandene Silber als Lotmaterial ausreicht.
Die Zusammenschaltung mehrerer Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß jeweils der ohmsche Rückseitenkontakt der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt der nächstfolgenden Solarzelle verbunden werden.
Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert
Anhand der Fi g. la und Ib sowie 2a und 2b wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert. Bei der Herstellung geht man beispielsweise gemäß Fig. 1 von einem Halbleiterkörper 1 vom p-Leitup.gstyp aus und diffundiert in diesen Halbleiterkörper gemäß Fig. Ib auf der einen Oberflächenseite eine Halbleiterzone 2 vom n-Leitungstyp ein. Dabei entsteht der pn-übergang 3 der Solarzelle. Der Halbleiterkörper 1 besteht Vorzugsweise aus Silizium. Die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers 1 beträgt beispielsweise 1 bis 10 Ohmcm.
Gemäß der Fig. la wird anschließend auf die Rückseite des Halbleiterkörpers 1 der Rückseitenkontakt 4 für die Solarzelle aufgebracht. Dabei wird eine Aussparung Sa für den gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt auf der Rückseite des Halbleiterkörpers belassen. Die Fig. Ib zeigt eine Schnittdarstellung in Höhe dieser Aussparung. Der Rückseitenkontakt 4 besteht beispielsweise aus der Schichtenfolge Titan-PaI-lad'um-Silbcr. Der Rückseitenkontakt wird beispielsweise durch Aufdampfen hergestellt. Um beim Aufdampfen des Rückseitenkontakles die Aussparung 5a zu erhalten, empfiehlt sich die Verwendung einer Aufdampfmaske, ji
Nach dem Aufdampfen ist der Rückseitenkontakt 4 ohne entsprechende Temperbehandlung gleichrichtend. Die erforderliche ohmsche Eigenschaft erhält er erst durch einen Temperprozeß, bei dem der Kontakt gesintert wird. Diese Temperaturbehandlung erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 610 und 620°C. Die Temperzeit beträgt beispielsweise 10 Minuten.
Im Anschluß an die Herstellung des Rückseitenkontnktes wird der Vorderseitenkonfkt hergestellt. Zur -c, Herstellung des aus der F i g. 2b ersichtlichen Vorderseitenkontaktes 5 werden beispielsweise dieselben Metallschichten wie für den Rückseitenkontakt verwendet. Der Vorderseitenkontikt wird ebenfalls vorzugsweise durch Aufdampfen hergestellt und durch einen entspre- >o chenden Temperprozeß ohmisch gemacht
Nach der Herstellung des Vorderseitenkontaktes 5 wird zur Herstellung des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes 6 auf der Rückseite gemäß der F i g. 2 auf die ausgesparte Fläche Metall aufgedampft. Dies geschieht vorzugsweise ebenfalls unter Verwendung einer Metallmaske. Das Aufdampfen hat so zu erfolgen, daß der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt 6 und der Rückseitenkontakt 4 einander niciit berühren. Der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt 6 besteht aus dem gleichen Metall wie der Rückseiten- und Vorderseitenkontakt. Um die gleichrichtenden Eigenschaften einer Titan-Palladium-Silberschichtenfolge für den Metall-Halbleiter-Kontakt zu erhalten, die bereits nach dem Aufdampfen ohne Temperbehandlung in Verbindung mit p-leitendem Silizium vorhanden sind, darf eine nachträgliche Temperbehandlung nur bei einer solchen Temperatur erfolgen, die den Kontakt nicht ohmisch macht. Bei einer Temperhehandlung bis zu einer Temperatur von ungefähi e00°C gehen die gleichrichtenden Eigenschaften im allgemeinen noch nicht verloren. Eine Temperbehandlung ist bei gleichrichtenden Kontakten deshalb erforderlich, um die Haftfestigkeit zu erhöhen. Bei der Temperbehandlung des gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontaktes wird man jedoch unter der Temperatur bleiben, die die gleichrichtenden Eigenschaften zumindest wesentlich verschlechtert und beispielsweise bei einer Temperatur von 400°C tempern. Die Temperzeit beträgt in diesem Fall beispielsweise 5 Minuten.
Die F i g. 3 zeigt schließlich noch die Zusammenschaltung von erfindungsgemäß hergestellten Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 3 sind drei Solarzellen nach der Erfindung zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt. Die F i g. 3 soll nur das Grundprinzip erläutern. In Wirklichkeit wird natürlich im allgemeinen eine Vielzahl von Solarzellen zu einer Solarzellenbatterie zusammengefaßt.
Wie die F i g. 3 zeigt, besteht die Zusammenschaltung zu einer Solarzellenbatterie darin, daß jeweils der Rückseitenkontakt 4 der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt 5 der nächstfolgenden Solarzelle und der gleichrichtenden Metall-Halbleite;kontakt 6 der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt 4 der nächstfolgenden Solarzelle verbunden werden. Bei einer solchen Solnrzcllenbattcrie dient der Vorderseitenkontakt 5 der einen der beiden außen liegenden Solarzellen als Minuspol und der Rückseitenkontakt der anderen der beiden außen liegenden Solar/eilen als Pluspol der Solar/iilcnbattcrie.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    L Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, bei dem in die eine Oberflächenseite, eines Halbleiterkörpers vom ersten Leitungstyp eine Halbleiterzone vom entgegengesetzten Leitungstyp zur Bildung eines pn-Überganges ganzflächig eindiffundiert wird, bei dem ferner ein gleichrichtender Obergang mit einer der beiden den pn-Ubergang bildenden Halbleiterzonen ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf die gegenübertiegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers (1) ein Rucksehenkontakt (4) der Solarzelle großflächig aufgebracht wird, und zwar derart daß eine Aussparung für den gleichrichtenden Obergang verbleibt, daß der Rückseitenkontakt (4) zur Bildung eines ohmschen Kontaktes bei einer ersten Temperatur getempert wird, daß anschließend ein Vorder- seitenkont^kt (5) aufgebracht und ebenfalls zur Bildung eines ohmschen Kontaktes getempert wird, und daß schließlich auf die Halbleiteroberfläche im Bereich der Aussparung ein gleichrichtender Metall- Halbleiterkontakt (6) aufgebracht und bei einer zweiten Temperatur getempert wird, die niedriger als die erste Temperatur ist, wobei alle Kontakte aus demselben Material hergestellt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Kontakte (4,5) und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt (6) aus wenigstens zwei übereinander liegenden Schichten verschiedener Metalle hergestellt werden.
  3. 3. Verfahren nach Ansprv .h 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines Halbleiterkörpers aus Silizium die ohms Ίεη Kontakte (4, 5) und der gleichrichtende Metall-Halbleiter-Kontakt (6) durch Aufbringen einer ersten Schicht aus Titan oder Chrom und einer zweiten Schicht aus Silber hergestellt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ohmschen Kontakte (4,5) bei einer ersten Temperatur über 600°C und der gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakt bei einer zweittn Temperatur von ca. 40O13C getempert werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Silberschicht ein Lot aufgebracht wird.
  6. b. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste Schicht und die zweite Schicht eine Zwischenschicht aus Palladium oder Platin gebracht wird.
  7. 7. Solarzellenbatterie, bestehend aus Solarzellen, die mit Hilfe des Verfahrens nach einem der Ansprüche I bis 6 hergestellt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der ohmsche Rückseitenkontakt (4) der einen Solarzelle mit dem Vorderseitenkontakt (5) der nächsifolgenden Solarzelle und der gleichrichtende Metall-Halbleiterkontakt (6) der einen Solarzelle mit dem Rückseitenkontakt (4) der nächstfolgenden Solarzelle verbunden sind.
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