DE2854652A1

DE2854652A1 - Solarzelle

Info

Publication number: DE2854652A1
Application number: DE19782854652
Authority: DE
Inventors: Joseph John Hanak
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-04-24
Filing date: 1978-12-18
Publication date: 1979-10-31
Also published as: JPS54141594A; FR2424633B1; JPS6228599B2; FR2424633A1; US4162505A; DE2854652C2

Description

Dn.-lng. Reimar König · Dipl.-ing Klaus Bergen Cecilienallee 76 A Düsseldorf 3Q Telefon 452QDS Patentanwälte

15. Dezember 1978 32 632 B

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

"Solarzelle"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, auf deren zu bestrahlender Fläche sich ohmsche Kontakte befinden und auf deren der zu bestrahlenden Fläche abgewandten Seite eine Metallschicht ohmisch kontaktiert ist. Sie bezieht sich ferner auf eine Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, die auf der zu bestrahlenden Fläche mit Hilfe einer eine Schottky-Sperrschicht bildenden Metallschicht kontaktiert ist, wobei die Schottky-Sperrschicht mit der Metallschicht und ebenfalls die der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegende Seite des Körpers ohmisch kontaktiert sind.

Mit Hilfe von aufgrund des Sperrschicht-Fotoeffekts arbeitenden Bauelementen, z.B. Solarzellen, kann Sonnenstrahlung in verwertbare elektrische Energie umgewandelt werden. Das Halbleitermaterial von Solarzellen kann kristallin, z.B. als Einkristall oder als polykristallines Silizium, vorliegen. Die Energieumwandlung erfolgt aufgrund des

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wohlbekannten Sperrschicht-Fotoeffekts. Bei diesem können zwei Stufen !Unterschieden werden.

Absorbierte Sonnenstrahlung erzeugt in dem Halbleiterkörper zunächst Elektronen und Löcher. Diese werden dann durch ein in der Halbleiter-Solarzelle eingebautes elektrisches Feld voneinander getrennt. Dadurch entsteht ein elektrischer Strom. Das eingebaute elektrische Feld kann in einer Solarzelle z.B. durch eine Schottky-Sperrschicht, das ist ein sperrender Metall/Halbleiter-Übergang, erzeugt werden. Die an dem Metall/Halbleiter-Übergang (Schottky-Sperrschicht) erzeugten Elektronen fließen in Richtung des Halbleiterkörpers.

Es gibt bestimmte aus fein dispergierten Mischungen von nicht miteinander mischbaren Metallen und Isolatoren bestehende Zusammensetzungen (Zermets), die auch als Metallkeramik bzw. Granalien oder gekörntes Metall bezeichnet werden. Solche Metallkeramiken können gegenüber einkristallinem N-leitendem Silizium und Galliumarsenid als Schottky-Sperrschichten wirken (vgl. z.B. J. Appl. Phys., Band 45, Nr. 1, Januar 1974). Wegen der Unterschiede zwischen kristallinem und amorphem Silizium (vgl. IEEE Transactions on Electronic Devices, Band ED-24, Nr. 4, April 1977) kann aus dem Bekannten nicht geschlossen werden, ob eine auf kristallinem Silizium wie eine Schottky-Sperrschicht wirkende Metallkeramik die gleiche Wirkung auch auf amorphem Silizium hat oder nicht. Gegenüber N-leitendem, aus kristallinem Silizium als Schottky-Grenzschicht wirkende Metalle, wie Nickel, neigen dazu, auf eigenleitendem oder isolierendem, amorphen Silizium ohmsche Kontakte zu bilden.

Die aus der US-PS 4 064 521 bekannten Solarzellen mit

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hydriertem amorphem Silizium sind dazu geeignet, Sonnenstrahlung in brauchbare elektrische Energie umzuwandeln. Diese Solarzellen lassen sich durch Glimmentladung in Silan (SiH^) herstellen, indem zunächst ein Körper aus hydriertem amorphem Silizium abgeschieden und dann darauf Platin oder ein anderes Metall mit hoher Austrittsarbeit auf den niedergeschlagenen Körper aus hydriertem amorphem Silizium aufgebracht wird. Die bei dem Aufdampfen des Metallfass gebildete Schottky-Sperrschicht zeigt sofort nach der Bildung schlechte Diodeneigenschaften und erfordert ein Anlassen für etwa 15 Minuten bei etwa 200⁰C. Dieser zeitaufwendige Prozeß vergrößert die Gesamtkosten der fertigen Zelle.

Versuche, beim Herstellen von Solarzellen mit einem Körper aus hydriertem amorphem Silizium die Kosten herabzusetzen und die Herstellungsgeschwindigkeit zu erhöhen, z.B. durch Aufstäuben eines Platinfilms führten dazu, daß ein abnorm hoher Prozentsatz der Solarzellen Kurz- oder Nebenschlüsse aufwies. Elektrische Kurzschlüsse treten dann auf, wenn ein Nadelloch in dem amorphen Siliziumkörper vorhanden ist und sich die Vorder- und Rückseitenelektrode berühren. Ein Nebenschluß bzw. Shunt ist ein Ladungsverlust im amorphen Körper infolge einer unvollkommen ausgebildeten Sperrschicht oder das Vorliegen eines ohmschen Kontaktes mit dem Metall hoher Austrittsarbeit anstelle eines Kontaktes der Schottkyschen Art. Durch elektrische Kurzschlüsse oder Nebenschlüsse bzw. Shunts wird die Leistung der Solarzelle entweder stark reduziert oder vollkommen ausgelöscht. Die rückseitige Elektrode kann die amorphes Silizium enthaltende Solarzelle auch empfänglich für Kurz- oder Nebenschlüsse machen, welche wiederum den Gesamtwirkungsgrad und die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie verschlechtern können. Im übrigen

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nehmen die das Entstehen von Kurz- oder Nebenschlüssen verursachenden Sorlarzellenfehler mit der Zellenfläche stark zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Materialien vorzuschlagen, die durch Zerstäuben oder Ko-Zerstäuben (gleichzeitiges Zerstäuben von mehreren Stoffen) auf amorphes Silizium aufzubringen sind, so daß das Herstellungsverfahren beschleunigt wird, und die die Ursachen zum Entstehen der Kurz- und Nebenschlüsse vermindern und örtlich begrenzen.

Bei einer"Solarzelle, auf deren zu bestrahlender Fläche sich ohmsche Kontakte befinden und auf deren der zu bestrahlenden Fläche abgewandten Seite eine Metallschicht ohmisch kontaktiert ist, wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine zwischen den ohmschen Kontakten der zu bestrahlenden Fläche und dieser Fläche des aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden Körpers befindliche transparente Zermet-Schicht mit einem Metall hoher Austrittsarbeit und eine zwischen die den aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden Körper auf der der Strahlung abzuwendenden Seite ohmisch kontaktierende Metallschicht und den Körpern eingefügte dicke Zermet-Schicht₀

Bei einer Solarzelle, die auf der zu bestrahlenden Fläche mit Hilfe einer eine Schottky-Sperrschicht (sperrender Metall/Halbleiter-Übergang) bildenden Metallschicht kontaktiert ist, wobei die Schottky-Sperrschicht mit der Metallschicht und ebenfalls die der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegende Seite des Körpers ohmisch kontaktiert sind, ist die erfindungsgemäße Lösung vorstehender Aufgabe gekennzeichnet durch eine ein Metall hoher Austrittsarbeit enthaltende, transparente Zermet-Schicht als Metall

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der Schottky-Sperrschicht und eine zwischen die den aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden Körper auf der der Strahlung abzuwendenden Seite ohmisch kontaktierende Metallschicht und den Körper eingefügte, dicke Zermet-Schicht. Im Kern betrifft die Erfindung die Verwendung einer Zermetschicht bei einer Solarzelle mit amorphem Silizium. Die erfindungsgemäße, hydriertes amorphes Silizium enthaltende Solarzelle besitzt auf der bestrahlten Fläche des hydrierten, amorphen SilizLumkörpers ein transparentes, eine hohe Metall-Austrittsarbeit aufweisendes Zermet und auf der der bestrahlten Fläche gegenüberliegenden Seite ein dickes, eine rückwärtige Elektrode der amorphen Siliziumschicht bildendes Zermet.

Teilweise anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden im folgenden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Solarzelle mit einem eine Metallkeramik-Schottky-Sperrschicht und eine dicke Metallkeramik-Schicht aufweisenden amorphen Siliziumkörper; und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine invertierte PIN-Solarzelle mit transparenter Metallkeramik-Schicht hoher Metall-Austrittsarbeit und einer dicken Metallkeramik-Schicht an einem amorphen Siliziumkörper.

Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen wird eine als Metall hoher Austrittsarbeit wirkende bzw. eine eine hohe Metallaustrittsarbeit aufweisende Metallkeramik verwendet. Metallkeramiken haben die allgemeine Formel

V(1 - X)'

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worin M ein Metall, J einen Isolator bzw. Keramik-Isolator und χ den zwischen 0,1 und 1,0 zu variierenden Metallanteil des gesamten Metallkeramikvolumens darstellt. Der Isolator kann z.B. SiO₂, Al₂O₃, Si₃N₄, BN, MgO, TiO₂, ZrO₂, Si 0 N (Siliziumoxynitrid) oder eine für alle Wellenlängen des sichtbaren Lichtes transparente Keramik mit größerem Bandabstand als etwa 4,0 eV sein.

Die der Sonnenstrahlung auszusetzende Metallkeramik, d.h. die "Vorder"-Metallkeramik, enthält ein transparentes Metall.hoher Austrittsarbeit, z.B. Platin, Iridium, Rhodium oder Rhenium. Die Konzentration χ des Metalls kann zwischen etwa 0,1 und etwa 0,85, vorzugsweise zwischen etwa 0,25 und etwa 0,45 des gesamten Metallkeramik-Volumens schwanken. Diese Metallkeramik-Schicht besitzt eine Dicke zwischen etwa 5 und etwa 20 nm (Nanometer). Die Metallkeramik wirkt wie eine Schottky-Sperrschicht in einer hydriertes, amorphes Silizium enthaltenden Solarzelle und haftet gut an der P⁺- leitenden Schicht einer PN- oder PIN-Solarzelle mit hydriertem, amorphem Siliziumkörper. Die Metallkeramik bildet ferner mit der auf sie aufgebrachten transparenten, leitenden Oxidelektrode einen guten ohmschen Kontakt.

Die dicke Metallkeramik, d.h. die rückwärtige Metallkeramik-Elektrode ist etwa 20 bis etwa 100 mal dicker als die Vorder-Metallkeramik. Durch Verwendung verschiedener Metalle stellt die dicke Metallkeramik-Schicht einen Kontakt nach Art eines Ballastwiderstandes dar, der die Solarzelle aus amorphem Silizium gegen das Auftreten elektrischer Kurz- und Nebenschlüsse schützt bzw. letztere örtlich begrenzt. Erfindungsgemäß geeignete Metalle zu der Dickfilm-Metallkeramik sind beispielsweise Nickel, Niob, Molybdän, Wolfram und Titan.

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Der Widerstand der Rückseiten-Metallkeramik soll zwischen 1/1 und etwa I/IOO des Widerstandes der hydrierten, amorphen, N-leitenden Siliziumschicht liegen. Das zugehörige χ soll zwischen etwa 0,20 und etwa 0,75» insbesondere zwischen etwa 0,40 und etwa 0,55 des gesamten Metallkeramik-Volumens liegen. Vorzugsweise soll das verwendete Metall weder mit dem in der Metallkeramik enthaltenen Dielektrikum bzw. Nichtleiter noch mit dem hydrierten, amorphen Siliziumkörper reagieren. Außerdem soll die dicke Metallkeramik nicht leicht zu oxydieren sein. Der (räumliche) spezifische Widerstand kann in einer Metallkeramik-Schicht von etwa 200 bis etwa I5OO mn, insbesondere 500 bis etwa 1200 nm, Dicke zwischen etwa 10 Ohm/cm und etwa 10 0hm/cm liegen. Außerdem soll die dicke Metallkeramik e b enso dick oder dicker sein als der Halbleiterfilm, um den Effekt von Kurz- und Nebenschlüssen in der amorphen Siliziumschicht zu minimieren.

Fig. 1 zeigt eine invertierte Schottky-Sperrschicht-Solarzelle 10 mit hydriertem, amorphem Silizium. Zu der Solarzelle 10 gehört ein Glas-Substrat 12, durch das die auftreffende Sonnenstrahlung 100 dringt. Das Glas soll eine hohe optische Durchlässigkeit besitzen und sein Ausdehnungskoeffizient soll demjenigen des amorphen Siliziums gut angepaßt sein. Außerdem soll die Oberfläche des Glases so glatt wie irgend möglich sein, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Nadellöchern und Kurzschlüssen in den anschließend aufzubringenden Schichtstrukturen möglichst herabzusetzen. Geeignete Gläser sind z.B. Kalknatronglas, Quarzgut, Borsilikatglas o.a.

Auf das Substrat 12 ist eine transparente leitende Oxydschicht 14, z.B. Indium-Zinn-Oxyd, Kadmium-Stannat,

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Antimon, Zinn-Oxid oder¹ ähnliches niedergeschlagen. Die transparente, leitende Oxidschicht 14 dient als Antireflexionsschicht und als eine Elektrode der amorphes Silizium enthaltenden Solarzelle 10. Vorzugsweise soll die transparente leitende Oxidschicht 14 einen Widerstand von wenigstens etwa 10 Ohm/Quadrat oder weniger haben und einen ohmschen Kontakt gegenüber der nachfolgend in den Bestandteilen gleichzeitig aufgestäubten Metallkeramik-Schicht 16 bilden. Auf letztere trifft die Sonnenstrahlung auf. Die Metallkeramik-Schicht 16 wirkt wie eine Schottky-Sperrschicht gegenüber der hydrierten, amorphen Siliziumschicht 18.

Die Dicke der transparenten, leitenden Oxidschicht 14 kann zwischen etwa 200 und etwa 1000 nm liegen. Diese Dicke soll mit Rücksicht auf die Antireflexionseigenschaft auf bekannte Weise optimiert werden. Bei großflächigen Silizium-Solarzellen mit hydriertem, amorphem Silizium, z.B.

ρ mit einer Fläche von mehr als 3 cm , kann die transparente, leitende Oxidschicht 14 durch eine bekannte, den bei Betrieb der Zelle erzeugten Strom abführende Gitterstruktur· ergänzt werden. Auf der transparenten, leitenden. Oxidschicht 14 ist ein Draht 15 ohmisch kontaktiert. Die transparente, ein Metall hoher Austrittsarbeit enthaltende Metallkeramikschicht 16 ist bis zu einer Dicke von etwa 2 bis etwa 20 nm, vorzugsweise bis zu einer Dicke zwischen etwa 8 und etwa 12 nm, mit mehr als 3 MHz (Megahertz) auf die transparente, leitende Oxidschicht 14 durch Hochfrequenz - in ihren Bestandteilen (Metall, Keramik) gleichzeitig - aufgestäubt worden.

Die hydrierte, amorphe Siliziumschicht 18 wird in bekannter Weise (vgl. US-PS 4064 521) aufgebracht. Es wird

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dabei zunächst eine eigenleitende oder isolierende Zone 18b und dann eine N⁺-leitende Zone 18a erzeugt. Die letztgenannte N⁺-leitende Zone 18a hat eine Dicke von etwa 40 nm. Die Dicke der eigenleitenden Zone 18b kann zwischen etwa 500 und etwa 1000 nm liegen.

Auf die hydrierte, amorphe Siliziumschicht 18 wird eine dicke Metallkeramikschicht 20 durch gleichzeitiges Hochfrequenz-Zerstäuben oberhalb von 3 MHz eines geeigneten Metalls und eines Isolators bis zu einer Dicke von etwa 500 bis etwa 1500 nm niedergeschlagen. Anschließend wird die dicke Metallkeramikschicht 20 mit einer Metallschicht 22 von etwa 100 nm Dicke abgedeckt. Die Metallschicht 22 kann aus Niob, Aluminium, Wickel o.a. bestehen und soll einen ohmschen Kontakt mit der dicken Metallkeramikschicht 20 bilden. Die Metallschicht 22 kann bei Bedarf mit einer (nicht gezeichneten) Schutzschicht abgedeckt werden. Ein Draht 23 oder ein anderer Leiter zum Abführen der bei Bestrahlung der Solarzelle mit Sonnenstrahlung 100 erzeugten elektrischen Energie ist an der Metallschicht 22 befestigt.

Durch die Absorption von Sonnenstrahlung 100 in dem Körper der hydrierten, amorphen Siliziumschicht 18 werden Ladungsträger, d.h. Elektronen und Löcher, erzeugt und entweder zu der dicken Metallkeramikschicht 20 oder zu der eine hohe Austrittsarbeit aufweisenden Metallkeramik-Schicht geschwemmt und dort als elektrischer Strom der Zelle gesammelt.

In Fig. 2 ist eine invertierte bzw. umgekehrte PIN-Solarzelle 30 mit einem Körper aus amorphem Silizium dargestellt. Die Solarzelle 30 enthält ein Glas-Substrat 32 mit einer darauf liegenden, transparenten, leitenden Oxydschicht 34 von etwa

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200 bis etwa 500 mn Dicke. Auf die Oxidschicht 34 ist eine transparente Metallkeramik-Schicht 36 hoher Austrittsarbeit von etwa 5 bis etwa 20 nm Dicke so niedergeschlagen, daß ein ohmscher Kontakt gegenüber der Oxidschicht 34 besteht. Zum Abführen des während der Bestrahlung der Solarzelle 30 mit Sonnenstrahlung 100 erzeugten Stroms ist die leitende Oxidschicht 34 mit einem Draht 35 ohmisch kontaktiert.

Auf der Metallkeramik-Schicht 36 liegt eine PIN-Schichtenfolge 38 aus hydriertem, amorphem Silizium. Die P⁺-Zone 38c der PIN-Schichtenfolge 38 hat eine Dicke zwischen etwa 10 und etwa 30 nm und haftet gut an der Metallkeramik-Schicht 36 hoher Austrittsarbeit. Die eigenleitende Zone 38b der PIN-Schichtenfolge 38 soll eine Dicke zwischen etwa 500 und etwa 1000 nm besitzen. Auf der eigenleitenden Zone 38b liegt eine N⁺-Zone 38a mit einer Dicke zwischen etwa 20 und etwa 50 nm. Auf die N⁺-Zone 38a ist erfindungsgemäß eine dicke Metallkeramik-Schicht 40 von etwa 500 bis etwa 1500 nm Dicke aufgebracht worden. Die dicke Metallkeramik-Schicht 40 bildet mit der aus amorphem Silizium bestehenden PIN-Schichtenfolge 38 einen ohmschen Kontakt. Auf die dicke Metallschicht 40 ist wiederum mit ohmschem Kontakt eine Metallschicht 42 niedergeschlagen und mit einem Draht 43 zum Abführen des in der Solarzelle 30 gegebenenfalls erzeugten Stroms ohmisch kontaktiert.

Da eine Metallkeramikschicht hoher Austrittsarbeit auf der zu bestrahlenden Seite und eine dicke Metallkeramikschicht auf der Rückseite erforderlich ist, kann die amorphes Silizium enthaltende Solarzelle in einer Reaktions-Kammer

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in sich aneinander anschließenden Verfahrensstufen hergestellt werden. Dadurch wird die Bearbeitungszeit verkürzt. Außerdem wird es durch die Verwendung der Metallkeramikfilme möglich, großflächige Solarzellen ohne übermäßige Kurz- oder Nebenschlüsse in der Zellenstruktur herzustellen.

Beispiel: Ein aus Floatglas hergestelltes Substrat, welches wegen seiner Glätte besonders geeignet ist, wird in einer Reinigungsmittel-Lösung und in einem Ultraschallbad gewaschen, dann mit Wasser abgespült und bei etwa 100⁰C in staubfreier, heißer Luft getrocknet. Auf das Glassubstrat wird Indium-Zinn-Oxyd mittels Hochfrequenz aufgesprüht, bis die entstehende Schicht einen Widerstand von etwa 10 Ohm/Quadrat hat. Der Hochfrequenz-Generator wird dabei mit etwa 15,6 MHz betrieben. Die zu besprühenden Targets (Scheiben) waren bei einem Ausführungsbeispiel Platten von etwa 14,6 cm Durchmesser. Anschließend wird ein schmaler Rand rund um das Substrat mit Hilfe einer Glimmer-Maske abgedeckt, um zu verhindern, daß die nachfolgend aufzubringenden Filme auf dem Indium-Zinn-Oxyd in dem Randbereich abgeschieden werden und auf diese Weise Platz zum Anbringen eines Drahtes oder eines anderen Leiters zum Abführen des in der Zelle zu erzeugenden Stromes zu schaffen= Das System wird auf etwa 5 bis 6 χ 10 ^ Pa entlüftet, das Substrat wird auf etwa 230⁰C erwärmt und Argon-Gas wird mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 sccm in das System eingegeben. Der Argon-Gasstrom wird aufrechterhalten, so daß

sich in der Zerstäubungskammer ein Argondruck von etwa 600 bis 700 Pa (etwa 5 Torr) einstellt. Das Target wird zunächst während einer Zeitdauer von etwa 15 Minuten bei mit einer Blende abgedecktem Substrat vorgesprüht. Anschließend wird nach Öffnen der Blende das Sprühen während einer Dauer von 1,2 Minuten fortgesetzt. Dabei bildet sich eine

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Schicht von etwa 8 nm einer aus Pt-SiOp bestehender Metallkeramik auf der Unterlage. Diese Platin-Keramikschicht weist einen Platin-Anteil von etwa 25 bis etwa 40% des gesamten abgeschiedenen Metallkeramikvolumens auf.

Bei dem Systemdruck von etwa 6 bis 7 x 10*"-⁵ Pa (etwa 10~'Torr) wird das Substrat weiter auf etwa 330 C erhitzt, und es werden die in gewünschter Weise dotierten Schichten aus amorphem Silizium in bekannter Weise aufgebracht (vergl. US-PS 4 064 521); anstelle einer Gleichstromglimmentladung wird jedoch eine kapazitive Hochfrequenzentladung angewendet; Es werden etwa 25 Sekungen benötigt, um P⁺-leitendes, hydriertes, amorphes Silizium mit einer Schichtdicke von etwa 20 nm abzuscheiden. Die eigenleitende Schicht wird in etwa 11 Minuten mit einer Dicke von etwa 500 nm niedergeschlagen. Das Nieitende, hydrierte, amorphe Silizium wird auf das eigenleitende, amorphe Silizium bis zu einer Dicke von etwa 90 nm in etwa 2 Minuten aufgebracht.

Die dicke Metallkeramik-Schicht wird durch Hochfrequenz-Z_erstäuben eines Targets aus Ni-SiOp-Metallkeramik, das zwischen etwa 40 und etwa 55 Vol.% Nickel enthält, auf die amorphe Siliziumschicht niedergeschlagen. Im Normalfall sind etwa 50 Minuten ausreichend, um diese Metallkeramik mit einer Schichtdicke von etwa 900 nm aufzutragen . Nach dem Aufbringen der dicken Metallkeramik-Schicht wird die bisherige Maske entfernt und eine kleinere Maske auf die Solarzelle mit amorphem Siliziumkörper aufgebracht. Danach wird durch Hochfrequenz-Zerstäubung während einer Zeitdauer von etwa 30 Minuten Aluminium mit einer Schichtdicke von etwa 500 mn aufgebracht. Darauf folgt das Anbringen eines zum Abführen in der Zelle erzeugten Stromes vorgesehenen Drahtes an der Aluminiumschicht.

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Zum Abscheiden der Schichten aus amorphem Silizium wurde ein SiH^-Strom von 20 sccm verwendet. Das P⁺-Dotieren erfolgte durch Hinzufügen von 0,05% B₂Hg zum SiH^₀ Zum N⁺- Dotieren wurde dem Silan 0,1% PH^ hinzugefügt. Der Gesamtdruck der Gase während des Abscheidens der Schichten aus amorphem Silizium betrug etwa 20 Mikron bzw. 2,5 bis 3>0 Pa. Es wurde eine Hochfrequenz-Energie von etwa 80 W benutzt.

Selbstverständlich kann der dicke Metallkeramikfilm auch in anderen Solarzellen mit amorphem Silizium Anwendung finden, z. B. in nicht-invertierten PIN-Konfigurationen, NP-Strukturen, Solarzellen mit I-Übergang, Sperrschicht-Fotoeffekt-Solarzellen mit Hetero-Übergang u. ä.. Wenn schließlich eine nicht durch das amorphe Silizium absorbierte Sonnenstrahlung absorbierende Metallkeramik-Schicht benutzt wird, z. B. eine solche, die im infraroten Teil des Sonnenspektrums absorbiert, entsteht eine auch als fotothermischer Konverter wirksame Solarzelle. Diese kann dann also sowohl aus der Sonnenstrahlung als auch aus einem um die Zelle zirkulierenden Wärmeaustauschmedium Energie bzw. elektrischen Strom gewinnen.

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Claims

RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y. 10020 (V.St.A.)

Patentansprüche;

(IJ Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, auf deren zu bestrahlender Fläche sich ohmsche Kontakte befinden und auf deren der.zu bestrahlenden Fläche abgewandten Seite eine Metallschicht ohmisch kontaktiert ist, gekennzeichnet durch eine zwischen den ohmschen Kontakten (14, 15) und der zu bestrahlenden Fläche und dieser Fläche des aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden Körpers (18) befindliche transparente Zermet-Schicht (16) mit einem Metall hoher Austrittsarbeit und eine zwischen die den aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden Körper (18) auf der der Strahlung (100) abzuwendenden Seite ohmisch kontektierende Metallschicht (22) und den Körper (18) eingefügte dicke Zermet-Schicht (20) (Fig. 1).
2. Solarzelle mit einem Körper aus hydriertem, amorphem Silizium, die auf der zu bestrahlenden Fläche mit Hilfe einer eine Schottky-Sperrschicht (sperrender Metall/ Halbleiter-Übergang) bildenden Metallschicht kontaktiert ist, wobei die Schottky-Sperrschicht mit der Metallscläbht und ebenfalls die der zu bestrahlenden Fläche gegenüberliegende Seite des Körpers ohmisch kontaktiert sind, g e k e η η zeichnet durch eine ein Metall hoher Austrittsarbeit enthaltende, transparente Zermet-Schicht (16) als Metall der Schottky-Sperrschicht und eine zwischen die den aus hydriertem, amorphem Silizium bestehenden

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Körper (18) auf der der Strahlung (100) abzuwendenden Seite ohmisch kontaktierende Metallschicht (22) und den Körper (18) eingefügte,dicke Zermet-Schicht (20).
3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der dicken Zermet-Schicht (20) nach der Formel

^MX^J(1 - x)

zusammengesetzt ist, wobei M ein Metall und J ein Isolator ist und χ einen Wert zwischen etwa 0,20 und etwa 0,75 hat.
4. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator SiO₂, Al₂O₃, Si-N^, BN, MgO, TiO₂, ZrO₂, Siliziumoxi-nitrid oder ein isolierendes keramisches Material mit einem größeren Bandabstand als etwa 4,0 eV ist.
5. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall Nickel, Niob, Molybdän, Wolfram, Titan, Chrom oder Eisen vorgesehen ist»
6. Solarzelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert von χ zwischen etwa 0,40 und etwa 0,55 liegt.
7. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurchgekennzeichnet, daß die

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dicke Zermet-Schicht (20) eine Stärke von etwa 500 bis etwa 1500 mn hat.
8. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Serienwiderstand der dicken Zermet-Schicht (20) etwa 1/1 bis 1/100 des Widerstandes des hydrierten, amorphen Siliziums beträgt.
9. Solarzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (18) aus hydriertem, amorphem Silizium mit Hilfe einer Glimmentladung in einer Silizium- und Wasserstoff-Atome enthaltenden Atmosphäre erzeugt ist„
10. Solarzelle nach Anspruch 9, . dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre Silan enthält.

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