DE3316417A1 - Solarzelle - Google Patents
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Description
TELEFUNKEN electronic GmbH Theresienstr. '2, 7100 Heilbronn
Heilbronn, den 07.03.83 PTL-HN-Ma-ra - HN 83/1
Die Erfindung betrifft eine Solarzelle aus einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit einem Rückseitenkontakt
und mit einem Leitbahnsystem als Vorderseitenkontakt. Solarzellen müssen zur Herstellung eines
pn-überganges in dem scheibenförmigen Halbleiterkörper einem Diffusionsprozeß unterworfen werden, wodurch eine
dünne Oberflächenschicht vom zum Halbleitergrundkörper
entgegengesetzten Leitungstyp entsteht. Dieser pnübergang kann allseitig in den Halbleiterkörper eingebracht
werden. Dann muß zur Kontaktierung des Halbleitergrundkörpers auf der Rückseite der Halbleiterscheibe
ein Teil der Oberflächenschicht zur Freilegung des
Grundkörpers abgetragen werden. Anderseits besteht die Möglichkeit vor dem Diffusionsprozeß einen Teil der
Rückseitenoberfläche der Halbleiterscheibe mit einer
Diffusionsmaske zu bedecken, so daß an dieser Stelle
nach erfolgter Diffusion und nach dem Wiederentfernen der Diffusionsmaske der Rückseitenkontakt an den Halbleitergrundkörper
angebracht werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren
für Solarzellen wesentlich zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß eine Zone vom zweiten Leitungstyp allseitig in den Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp eingelassen
ist und daß der Rückseitenkontakt unter Durchdringung der Zone vom zweiten Leitungstyp den Halb-
leiterkörper vom ersten Leitungstyp ohmisch kontaktiert.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird somit der pn-übergang allseitig in die Halbleiterscheibe eingebracht
und auch an den für den Rückseitenkontakt vorgesehenen Oberflächenstellen nicht wieder entfernt.
Die ohmsche Kontaktierung des Halbleitergrundkörpers wird dadurch hergestellt, daß die dünne Oberflächenzone
vom zum Halbleitergrundkörper entgegengesetzten Leitungsiyp
nach dem Aufbringen des Rückseitenkontaktes in einem Temperprozeß derart verändert wird, daß eine
ohmsche Verbindung zwischen dem Rückseitenkontakt und dem Hälbleitergrundkörper zustande kommt. Der Temperprozeß
und die Titan-Schichtdicke muß so ausgelegt werden, daß die dabei sich bildenden intermetallischen'
Verbindungen die Oberflächenschicht und den sie begrenzenden pn-übergang durchdringen.
Der Rückseitenkontakt besteht ausgehend vom Halbleiterkörper vorzugsweise aus der Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber.
Um Kurzschlüsse am Randbereich sicher zu beseitigen, wird vor oder nach dem Tempervorgang der
pn-übergang außerhalb des Rückseitenkontaktes unterbrochen. Nach dem Tempervorgang wird abschließend der
Vorderseitenkontakt hergestellt.
Die Erfindung wird nachstehend noch anhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. In der Figur ist ein scheibenförmiger Halbleiterkörper 1 aus Silizium mit einer Dicke von ca. 300 um und einer
p-Leitfähigkeit von beispielsweise 1 Ohmcm dargestellt.
In diese Halbleiterscheibe 1, die rund, rechteckig oder mehreckig sein kann, wird allseitig eine dünne n-leiten
de Oberflächenzone 2 mit einer Leitfähigkeit von ca. 50 Ohm/O1 eingebracht. Dies geschieht vorzugsweise durch
Implantation oder Diffusion. Der pn-übergang 3 zwischen
_y.
dem SiIiziumgrundkörper 1 und der eindiffundierten Zone 2 liegt vorzugsweise 0,2 bis 0,5 pm unterhalb der
Halbleiteroberfläche.
Nach der Herstellung des pn-übergangs wird auf der Rückseite der Solarzelle, die nicht für den Lichteinfall
vorgesehen ist, der Rückseitenkontakt aus mehreren übereinander liegenden Metallschichten angebracht. Die
erste Metallschicht 4 besteht vorzugsweise aus Titan
und ist ca. 0,2 um dick. Die zweite Schicht 5 besteht
vorzugsweise aus Palladium und hat eine geringe Dicke von ca. 0,01 bis 0,02 pm. Die zuletzt aufgebrachte
Silberschicht hat eine relativ große Dicke von 1 bis 5 pm. Alle Metallschichten können aufgedampft, aufgesputtert
oder mittels chemischer Reaktionen abgeschieden werden.
Nach der Herstellung des Rückseitenkontaktes wird die Solarzelle einem Temperprozeß unterworfen. Bei der
genannten Eindringtiefe des pn-überganges von 0,2 bis 0,5 pm hat sich beispielsweise ein Temperprozeß bei
690 0C bis 700 0C und einer Zeitdauer von 15 min bewährt.
Es hat sich gezeigt, daß nach diesem Temperprozeß der Rückseitenkontakt ohmisch mit dem Grundkörper
verbunden ist. Diese Verbindung kommt durch einen Legie rungsprozeß bzw. durch die Ausbildung einer intermetallischen
Verbindung in dem an den Rückseitenkontakt angrenzenden Oberflächenbereich der Solarzelle zustande.
Die Legierungsfront bzw. die Front der intermetallischen
Verbindung erstreckt sich durch die Oberflächenzone 2 hindurch, so daß der pn-übergang in
diesem Bereich unwirksam wird. Um den Kurzschluß zwischen den beiden Zonen sicher zu vermeiden bzw. zu
beseitigen, wird der pn-übergang noch vorzugsweise im Umgebungsbereich des Rückseitenkontaktes durchge-
trennt. Dies kann beispielsweise gemäß der Figur durch die Erzeugung eines ring- oder rahmenförmigen Grabens
10 mit einem Laserstrahl geschehen,, der den Rückseiten
kontakt allseitig umgibt. Eine andere Möglichkeit zur Durchtrennung besteht darin, daß die Kante der Halbleiterscheibe
in ihrem rückseitigen Randbereich unter Durchtrennung des pn-überganges abgeschliffen wird.
Die Unterbrechung des pn-überganges nach einer der beschriebenen Verfahrensmethoden kann vor oder nach
dem Aufbringen der Kontakte geschehen.
Nach der Temperaturbehandlung der mit dem Rückseitenkontakt
versehenen Solarzelle wird der Vorderseitenkontakt 7 auf der für den Lichteinfall vorgesehenen
Oberflächenseite 8 der Halbleiterscheibe angebracht. Dieser Vorderseitenkontakt besteht aus einem Leitbahnsystem,
das als Fingerstruktur oder als Gitterstruktur ausgebildet sein kann und einen möglichst geringen
Anteil der für den Lichteinfall nutzbaren Oberfläche in Anspruch nehmen soll. Der Vorderseitenkontakt.besteht
vorzugsweise gleichfalls aus einer Titan-Ralladium-Silber-Schichtenfolge.
Es sei noch erwähnt, daß die SolarzelIe.in der ansich üblichen Weise mit einer
Antireflexionsschicht versehen werden kann und schließ lich mit anderen Solarzellen zu einem Solarzellengenerator
für die unterschiedlichsten Anwendungszwecke verschaltet werden kann.
copy]
Claims (7)
- TELEFUNKEN electronic GmbH Theresienstr. 2, 7100 HeilbronnHeilbronn, den 07.03.83 PTL-HN-Ma-ra - HN 83/1PatentansprücheSolarzelle aus einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit einem Rückseitenkontakt und mit einem Leitbahnsystem als Vorderseitenkontakt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zone (2) vom zweiten Leitungstyp allseitig in den Halbleiterkörper (1) vom ersten Leitungstyp eingelassen ist und daß der Rückseitenkontakt (4, 5, 6) unter Durchdringung der Zone (2) vom zweiten Leitungstyp den Halbleiterkörper (1) vom ersten Leitungstyp ohmisch kontaktiert.
- 2) Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückseitenkontakt (4, 5, 6) ausgehend vom Halbleiterkörper aus der Schichtenfolge Titan-Palladium-Silber besteht.
- 3) Solarzelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Titanschicht (4) ca. 0,2 pm, die Palladiumschicht (5) ca. 0,01 bis 0,02 pm und die Silberschicht (6) ca. 1 bis 5 pm dick ist.
- 4) Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der mehrschichtige Rückseitenkontakt (4, 5, 6) auf den Halbleiterkörper aufgebracht wird und daß danach die Halbleiteranordnung einem Temperprozeß unterworfen wird, wobei eine ohmsche Verbindung zwischen dem Halbleiterkörper (1) vom ersten Leitungstyp und dem Metallkontakt zustande kommt.
- 5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Tempervorgang bei einer ca. 0,2 bis 0,5 pm . dicken Zone vom zweiten Leitungstyp ca. 15 min bei einer Temperatur von ca. 700 0C durchgeführt wird.
- 6) Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor oder nach dem Tempervorgang der pnübergang außerhalb des Rückseitenkontaktes unterbrochen wird.
- 7) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Tempervorgang der Vorderseitenkontakt hergestellt wird.
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