DE3686605T2 - Photovoltaische duennfilmvorrichtung. - Google Patents

Photovoltaische duennfilmvorrichtung.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft photovoltaische Dünnfilmzellen mit Heteroübergang aus Verbindungshalbleitern, insbesondere Zellen, deren erste Halbleiterschicht Kupferindiumdiselenid (CIS) umfaßt, und ganz besonders solche Zellen, in denen der die Lichteinfallsseite bildende Halbleiter vorzugsweise Zinkoxid (ZnO) ist.
  • Eine bekannte Struktur für eine photovoltaische Zelle umfaßt eine erste Schicht von Kupferindiumdiselenid, welche einen Halbleiterübergang mit einer oder weiteren Schichten von Kadmiumsulfid bildet. Genauere Details solcher Zellen sind im US- Patent 4 335 266 (Mickelsen et al) vom 15. Juni 1982 beschrieben. Wie auch in diesem Patent allgemein diskutiert, wird ein solcher Solarzellentyp von vielen für eine echte alternative Solarzelle gehalten. Durch verschiedene erreichte Verbesserungen wurde der Wirkungsgrad solcher Zellen aus Verbindungshalbleitern allmählich gesteigert. Außerdem bieten sie den Vorteil verringerter Herstellungskosten.
  • Die wesentliche Verbesserung, die von Mickelsen gelehrt wird, betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung der Kupferindiumdiselenidschicht mit dem Erfolg, daß diese beim Abscheiden keinen negativen Einfluß auf die Kadmiumsulfidschicht hat. Mickelsen erzeugt die CIS-Schicht in zwei unterschiedlichen Schichtbereichen, wobei der erste einen Kupferüberschuß und der zweite eine Kupferverarmung aufweist. Diffusion zwischen diesen beiden Schichtbereichen soll eine einheitliche CIS-Struktur gewährleisten, während gleichzeitig Defekte wie Partikel aus reinem Kupfer an oder in der Nähe der Oberfläche, auf die Kadmiumsulfidschicht abgeschieden wird, vermieden werden. Solche Kupferpartikel und möglicherweise andere Defekte können Kurzschlüsse zwischen der später abgeschiedenen Kadmiumsulfidschicht und der Rückseitenelektrode des fertigen Bauelements verursachen.
  • Trotz der Verbesserungen der CIS-Schicht durch Mickelsen ist es weiterhin nötig, den Kadmiumsulfidanteil der Zelle in zwei unterschiedlichen Schichtbereichen abzuscheiden. Der erste ist eine 0,5 bis 1,5 um dicke Schicht von annäherend reinem Kadmiumsulfid die eine Leitfähigkeit von n-Typ und einen hohen Widerstand besitzt. Der hohe Widerstand dieses Schichtbereichs wird für nötig gehalten, um die Auswirkungen von Defekten wie reine Kupfer oder metallische Kupferselenidpartikel in der CIS-Schicht zu begrenzen. Die Kadmiumsulfidschicht wird dann durch Abscheidung von einer 2 bis 4 um dicken Schicht geeignet dotierten Kadmiumsulfid vervollständigt, welches einen niedrigen Widerstand zeigt.
  • Obgleich verschiedene Verbesserungen in solchen CIS-CdS-Zellen erzielt wurden, bleiben verschiedene grundsätzliche Probleme. Ein Problem ist, daß die relativ dicke Kadmiumsulfidschicht einen beträchtlichen Anteil des einfallenden Lichts absorbiert, bevor es den aktiven Bereich des Übergangs erreichen kann. Dies reduziert notwendigerweise den Bauelementwirkungsgrad. Außerdem ist allseits bekannt, daß Kadmium ein hochtoxisches Schwermetall ist. Während es keinen Hinweis darauf gibt, daß Kadmium in fertigen Bauelementen eine Gefahr für die Umwelt oder den Benutzer darstellt, bedeutet das Material dennoch ein bestimmtes Risiko beim Herstellungsprozeß. Daher erhöhen sich die Herstellungskosten durch den zusätzlichen Zeit- und Ausrüstungsaufwand, mit dem die Gefahr der Kadmiumaufnahme durch am Herstellungsprozeß des Bauelements beteiligte Personen vermieden werden soll und ebenso jegliche Umweltschädigung.
  • Einige dieser Probleme, die beim Gebrauch von Kadmiumsulfid entstehen, werden in experimentellen Bauelementen vermieden, in denen ein Heteroübergang zwischen CIS und ZnO ausgebildet wird. Nachzulesen ist dies zum Beispiel in: "A ZnO/CuInSe&sub2; Thin Film Solar Cell Prepared Entirely by Spray Pyrolysis", M. S. Tomar and F. J. Garcia, Thin Film Solids, 90 (1982) pp. 419-423; "Chemical Vapor Deposited Copper Indium Diselenide Thin Film Materials Research" Final Report, March 1984, SERI/ STR-211-2247 and "Preparation of ZnO Thin Films by Plasma- Enhanced Organometallic Chemical Vapour Deposition", M. Shimizu et al, Thin Solid Films, Vol. 96 (1982) Oct. No. 2 pp 149-154. In der Veröffentlichung von Tomar wird Zinkoxid durch Spraypyrolyse bei einer Temperatur von 350 bis 550ºC auf einem mit Zinnoxid beschichteten Glassubstrat abgeschieden. Nach ähnlicher Erzeugung der CIS-Schicht wird ein photovoltaischer Effekt mit ca. 2 Prozent Wirkungsgrad gemessen. Im SERIE-Report wird ein Wirkungsgrad im Bereich von 2 bis 3 Prozent erreicht durch Ionenstrahlsputtern von Zinkoxidfilmen auf CIS-Filmen, die durch eine CVD-Technik mit kurzem Transportabstand (close space chemical vapor transport) erzeugt wurden. Shimizu et al beschreiben die Herstellung von dünnen Zinkoxidfilmen durch eine plasmaunterstützte organometallische CVD-Abscheidung. Ebenso ist die Herstellung von n-ZnO/p-Si und n-ZnO/p-CdTe Solarzellen mit Heteroübergang beschrieben; jedoch umfassen diese Zellen nur eine einzige ZnO-Schicht und die im Plasma abgeschiedenen Filme sollen einen niedrigen Widerstand in der Größenordnung von 10&supmin;² bis 10 Ohm besitzen. Daher gibt keine dieser Literaturstellen einen Hinweis darauf, daß mit Dünnfilmheteroübergangssolarzellen ein wirtschaftlich verwertbarer Wirkungsgrad erreicht werden kann, wenn Zinkoxid anstelle von Kadmiumsulfid verwendet wird.
  • Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein photovoltaisches Dünnschichtbauelement anzugeben, welches eine erste Halbleiterschicht von Kupferindiumdiselenid und eine zweite, im wesentlichen Zinkoxid enthaltende Schicht umfaßt.
  • Die Zinkoxid enthaltende Schicht umfaßt eine erste hochohmige Schicht und eine zweite niederohmige Schicht, die jeweils einen Zinkoxidhalbleiter umfassen.
  • Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Dünnfilmbauelements mit den Schritten:
  • Vorsehen einer Schicht von Kupferindiumdiselenid auf einem Trägersubstrat, und Aufbringen zumindest einer Schicht eines Zinkoxidhalbleiters auf dieser Schicht, wobei die Erfindung dadurch charakterisiert ist, daß zwei Zinkoxidschichten auf der Kupferindiumdiselenidschicht abgeschieden werden, wobei die Schichten eine zweite niederohmige Schicht und eine erste hochohmige Schicht zwischen der Kupferindiumdiselenidschicht und der zweiten Schicht niedrigen Widerstands umfassen.
  • Vorzugsweise ist zumindest die zweite niederohmige Schicht durch einen Niedertemperatur CVD-Prozeß erzeugt.
  • Zum besseren Verständnis wird die vorliegende Erfindung im folgenden durch die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
  • Fig. 1 einen Querschnitt eines photovoltaischen Dünnfilmbauelements mit einer einzigen Zinkoxidschicht, die auf einer Kupferindiumdiselenidschicht abgeschieden ist und
  • Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Ausführungsbeispiels, in welchem die Zinkoxidschicht in Form von zwei Schichten mit unterschiedlichem Widerstand abgeschieden wurde.
  • Fig. 1 stellt einen Querschnitt durch einen Teil einer photovoltaischen Zelle 10 dar. Die Struktur der Zelle 10 wird getragen von einem Glassubstrat 12, welches ca. 1 bis 3 mm dick ist. Ein Rückkontakt umfaßt eine Metallschicht 14, die auf dem Substrat 12 abgeschieden ist. Die Schicht 14 ist vorzugsweise Molybdän, welches durch Sputtern in einer Dicke von ca. 0,2 bis 2 um erzeugt wurde. Der erste aktive Bereich des Bauelements 10 umfaßt eine Halbleiterschicht 16, die im wesentlichen aus p-leitendem Kupferindiumdiselenid besteht und eine Dicke von 0,2 bis 2 um besitzt. Der zweite aktive Bereich des Bauelements 10 umfaßt eine Halbleiterschicht 18, die eine Dicke von ca. 0,5 bis 2 um besitzt. Die Schicht 18 umfaßt im wesentlichen ein n-leitendes Zinkoxid, welches in geeigneter Weise dotiert ist, um einen relativ niedrigen Widerstand zu erreichen, zum Beispiel besser als ca. 2,0·10&supmin;³ Ohm/cm und vorzugsweise niedriger als 1,0·10&supmin;³ Ohm/cm. Das Bauelement wird durch eine Reihe von Vorderseitenkontakten 20 vervollständigt, die die Form schmaler Metallstreifen besitzen und zum Beispiel aus durch Sputtern, Aufdampfen oder Plattieren aufgebrachtem Aluminium bestehen.
  • Während ein gemäß Fig. 1 hergestelltes Bauelement zwar funktionstüchtig ist, besitzt es doch einen relativ niedrigen photovoltaischen Wirkungsgrad. Dies wird den Defekten in der CIS- Schicht 16 zugeschrieben, die auf das Bauelement einen gegenteiligen Effekt ausüben, als dies in den CIS-CdS-Bauelementen von Mickelsen et al der Fall ist. Bislang war es noch nicht möglich, eine "perfekte" CIS-Schicht abzuscheiden, oder eine Nachbehandlung einer solchen Schicht anzugeben, die alle Defekte beseitigt. Daher halten wir es für vorteilhaft, eine Zinkoxidschicht mit hohem Widerstand in unser Bauelement einzubauen, um die Defekte in der CIS-Schicht zu beseitigen.
  • In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, in dem die Zinkoxidschicht in Form zweier verschiedener Schichten abgeschieden wird. Gemäß Fig. 2 ist das Bauelement 22 auf einem Glassubstrat 24 aufgebaut, welches mit dem Substrat 12 von Fig. 1 gleichartig sein kann. Ebenso verhält es sich mit einer Molybdänschicht 26 und einer CIS- Schicht 28, welche den Schichten 14 und 16 von Fig. 1 entsprechen. Im Gegensatz zur einzigen Zinkoxidschicht 18 der Fig. 1 besitzt das Bauelement 22 eine erste hochohmige Zinkoxidschicht 30 und eine zweite niederohmige Zinkoxidschicht 32. Die Schicht 30 kann eine Dicke von 0,01 bis 0,2 um (100 bis 2000 Å) besitzen, während die Schicht 32 eine Dicke von ca. 1 um (10000 Å) besitzt. Der hohe Widerstand der Schicht 30 wird durch Verwendung von annähernd reinem Zinkoxidmaterial erreicht, während die Schicht 32 niederohmig dotiert ist. Die Schicht 30 hat einen Widerstand, der vorzugsweise ca. 200 mal größer ist als der der Schicht 32. Wenn zum Beispiel die Schicht 32 einen Widerstand von vorzugsweise ca. 1·10&supmin;³ Ohm/cm besitzt, weist die Schicht 30 einen Widerstand von ca. 0,2 Ohm/cm auf. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird das Bauelement 22 durch eine Reihe von Vorderseitenkontakten 34 vervollständigt.
  • Wie oben gezeigt, sind die Schichten 12, 14 und 16 von Fig. 1 mit den Schichten 24, 26 und 28 von Fig. 2 gleichartig und können daher im wesentlichen in gleicher Weise hergestellt werden. Wie zum Beispiel oben gezeigt wurde, ist die Schicht 26 von Fig. 2 typischerweise Molybdän, welches durch Sputtern auf dem Glassubstrat 24 in einer Dicke von 0,2 bis 2 um aufgebracht wurde. Die Kupferindiumdiselenidschicht 28 kann gemäß dem oben erwähnten Patent von Mickelsen et al erzeugt werden. Es wurden auch einzelne Ausführungen der Erfindung hergestellt, deren Kupferindiumdiselenidschicht durch unterschiedliche Verfahren abgeschieden wurde. In diesen Verfahren wurde die Schicht 28 gebildet, indem zunächst ein Kupferfilm in einer Dicke von ca. 0,2 um auf einer Metallschicht 26 abgeschieden wurde. Danach wird Indium auf dem Kupferfilm in einer Dicke von ca. 0,4 um abgeschieden. Mit diesen Schichtdicken wird ein gewünschtes Atomverhältnis von ca. 1,0 erreicht. Die Kupfer und Indiumschichten wurden beide durch galvanische Abscheidung aus wäßrigen Lösungen und durch Sputtern von festen Targets erzeugt. Nachdem also Kupfer und Indium nach einer der Methoden abgeschieden wurden, wird die Kupferindiumdiselenidhalbleiterschicht 28 durch "Selenisierung" gebildet. Dieser Prozeß beinhaltet ein Erhitzen des Substrates auf annähernd 400ºC für ca. 1 Stunde in der Anwesenheit eines Gases, welches in Argon verdünnt ca. 3 Prozent H&sub2;Se umfaßt. Danach wird das Material für weitere zwei Stunden bei derselben Temperatur gehalten. Während dieses Prozesses findet eine Interdiffusion von Kupfer in Indium statt, während Selen eindiffundiert und sowohl mit dem Kupfer, als auch dem Indium reagiert. Das Ergebnis ist ein Kupferindiumdiselenidfilm mit einer Dicke von ca. 1 um.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 wird nun das bevorzugte Verfahren zur Abscheidung des Zinkoxidfilms auf der Kupferindiumdiselenidschicht beschrieben. Das Verfahren ist als CVD-Abscheidung (chemical vapor deposition) oder als Niedrigtemperatur CVD (LTCVD) zu bezeichnen. In diesem Verfahren wird das Substrat 24 mit den Filmen 26 und 28 auf einem erhitzten Träger in einer Vakuumkammer angeordnet. Die Kammer wird dann evakuiert und die Substrattemperatur auf ca. 150ºC eingestellt, wo sie sich während ca. 20 Minuten stabilisiert. Um die hochohmige Zinkoxidschicht 23 auf einem Substrat von ca. 0,1 m² (1 square foot) zu erzeugen, wird reaktives Gas, welches 8 sccm (standard cubic centimeters per minute) Diethylzink, 10 sccm H&sub2;O und 186 sccm Argon umfaßt, mit einem Druck von 115 pa (0,86 torr) über das Substrat geblasen, während die anfängliche Temperatur beigehalten wird. Die Flußraten von Diethylzink und Wasser werden über die Flußraten des inerten Trägergasstroms abgeschätzt, wobei Sättigung angenommen wird. Während einer Abscheidezeit von 2 bis 6 Minuten können hochohmige Zinkoxidfilme in einer Dicke von 0,07 bis 0,2 Um (700 bis 2000 Å) abgeschieden werden. Obgleich der erhaltene Zinkoxidfilm hier als reines oder als im wesentlichen reines Zinkoxid bezeichnet wird, wird dennoch vermutet, daß das Wasser einigen Wasserstoff an das Material überträgt und dies wahrscheinlich einigen Effekt auf den Widerstand hat. Wenn die gewünschte Schichtdicke der hochohmigen Schicht 30 erzeugt ist, wird einfach die reaktive Gaszusammensetzung geändert und so mit der Abscheidung der niederohmigen Zinkoxidschicht 32 begonnen. Die dotierte Schicht 32 kann aus einem reaktiven Gas erzeugt werden, welches 8 sccm Diethylzink, 10 sccm H&sub2;O, 0,075 sccm B&sub2;H&sub6; und 200 sccm Argon umfaßt. Unter diesen Bedingungen kann in ca. 30 Minuten Prozeßzeit eine hochleitfähige Schicht 22 in einer Dicke von ca. 1 um abgeschieden werden.
  • Auch wenn zum Herstellen der Ausführungsbeispiele spezielle Parameter für den LPCVD-Prozeß angegeben wurden, so können gute Zinkoxidfilme dennoch unter Bedingungen erhalten werden, die über einen großen Bereich variieren. Die Substrattemperatur kann zwischen 60 und 350ºC liegen, vorzugsweise zwischen 100 und 200ºC. Verglichen mit anderen Methoden zur Abscheidung transparenter leitfähiger Schichten ist das Verfahren sogar bei 350ºC noch ein Niedertemperaturprozeß und daher gut für Halbleiter geeignet. Der Druck des Vakuumsystem kann zwischen 13,3 und 266 pa (0,1 torr bis 2 torr) variieren, was noch nicht als Hochvakuum angesehen wird. Die Kammer sollte jedoch zur Ausbildung eines Hochvakuums geeignet sein, um alle atmosphärischen Gase aus der Kammer zu entfernen, bevor die Abscheidungsbedingungen eingestellt werden. Anstelle von Diethylzink (C&sub2;H&sub5;)&sub2;Zn, wie oben beschrieben, können auch andere Organozinkverbindungen der Formel R&sub2;Zn verwendet werden, wobei R ein niedriges Alkylradikal ist, zum Beispiel Dimethylzink (CH&sub3;)&sub2;Zn. Anstelle des im bevorzugten Ausführungsbeispiel eingesetzten H&sub2;O können auch andere Sauerstoffquellen benützt werden, zum Beispiel O&sub2;-Gas. Als Trägergas für die Organozinkverbindung und Wasser können anstelle von Argon auch andere Inertgase eingesetzt werden wie zum Beispiel Helium oder möglicherweise sogar Stickstoff. Der Dampf der Organozinkverbindung und der Wasserdampf werden vorzugsweise in die Vakuumkammer eingeleitet, indem man das Inertgas durch ein Reservoir der Verbindung oder durch deionisiertes Wasser perlen läßt. Um geeignete Reaktionsbedingungen zu gewährleisten ist ein Molverhältnis von Wasser zur Organozinkverbindung von größer 1 bevorzugt.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, korrespondiert die Zinkoxidschicht 18 mit der Schicht 32 von Fig. 2 und wird auf dieselbe Weise abgeschieden. Mit der Ausnahme, daß keine hochohmige Schicht entsprechend der Schicht 30 von Fig. 2 abgeschieden wird, wird also das Bauelement von Fig. 1 nach dem oben beschriebenen Prozeß hergestellt.
  • Die Bauelemente nach beiden Fig. 1 und 2 werden durch Abscheidung eines metallischen Grid 20, 34 auf der Oberfläche der Schichten 18 bzw. 32 vervollständigt. Dieses Grid kann aus Aluminium oder Silber gebildet sein, welches nach irgendeinem bekannten Verfahren abgeschieden wird.
  • Wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, werden verschiedene Testbauelemente in 4 cm² Fläche hergestellt. Die Schicht 30 besitzt eine geschätzte Dicke von ca. 0,07 um (700 Å), während die Schicht 32 eine Dicke von ca. 1 um hat. Bauelemente, bei denen Kupfer und Indium galvanisch abgeschieden wurden, besitzen bei einer Bestrahlungsstärke von 100 mW/cm² Wirkungsgrade zwischen 6 und 7 Prozent, während bei jenen, in denen Kupfer und Indium gesputtert sind, die Wirkungsgrade 7 Prozent übertreffen. Ähnliche Bauelemente mit hochohmigen Schichten 30 in der Stärke von 100 bis 200 Å zeigten ebenfalls einen beachtlichen photovoltaischen Effekt. Bauelemente gemäß Fig. 1, in denen keine hochohmige Zinkoxidschicht aufgebracht wurde, zeigten auch einen photovoltaischen Effekt, jedoch mit sehr niedrigem Wirkungsgrad. Solch eine geringe Effizienz wird den Defekten in der Kupferindiumdiselenidschicht zugeschrieben.
  • Obgleich die Schichten 16 und 28 von Fig. 1 bzw. 2 als Kupferindiumdiselenid bezeichnet sind, können diese Schichten für verschiedene Zwecke mit verschiedenen anderen Materialien legiert sein. Zum Beispiel ist es bekannt, daß Aluminium, Gallium, Tellur oder Schwefel in Kupferindiumdiselenidfilme eingebaut werden können, und daß solche legierten Materialien für den Zweck dieser Erfindung dem Kupferindiumdiselenid für gleichwertig erachtet werden. In entsprechender Weise können die genauen Verhältnisse von Kupfer, Indium und Selen eingestellt werden, um die Qualität der fertigen Schichten zu verbessern, zum Beispiel mit der Absicht, reine Kupferpartikel zu eleminieren.
  • Ähnlich verhält es sich mit Schicht 18 von Fig. 1 und den Schichten 30 und 32 von Fig. 2, denen, obgleich als aus Zinkoxid bestehend bezeichnet, dennoch verschiedene Materialien für verschiedene Zwecke hinzugefügt werden können. Zum Beispiel enthalten, wie oben angegeben, die beiden Schichten 18 von Fig. 1 und 32 von Fig. 2 Bor. Ebenso wird geglaubt, daß die speziellen reaktiven Gase, die zur Abscheidung des Zinkoxids im bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendet werden, im bestimmten Ausmaß eine Wasserstoffdotierung in diesen Schichten erzeugen. Wasserstoff wird von den beiden Gasen H&sub2;O und B&sub2;H&sub6; geliefert. Obwohl vom Bor angenommen wird, daß es normalerweise die Leitfähigkeit eines Halbleiters erhöht, sind wir nicht sicher, ob dies im Fall von Zinkoxid zutrifft, und glauben, daß der zusätzliche Wasserstoff, den das B&sub2;H&sub6;-Gas beiträgt, der hauptsächliche Grund der Niederohmigkeit ist. Der Widerstand von Zinkoxid kann auch durch Dotierung mit Aluminium allein oder in Verbindung mit Wasserstoff reduziert werden. Außerdem glauben wir, daß die Gegenwart von Schwefel zumindest in der Schicht 30 von Fig. 2 und möglicherweise auch in den Schichten 18 von Fig. 1 und 32 von Fig. 2 die Kurzschlußspannung des Bauelements und damit den Gesamtwirkungsgrad verbessern kann. Schwefel kann in einfacher Weise in die Schichten eingebaut werden durch Einschluß von Schwefelwasserstoffgas (H&sub2;S) in die reaktive Gasatmosphäre des CVD-Prozesses, bei dem die Zinkoxidfilme abgeschieden werden. In ähnlicher Weise kann der Zusatz von Selen oder Tellur die Leistung verbessern und wird erreicht durch Einbeziehung von H&sub2;Se oder H&sub2;Te in die reaktive Gasmischung. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die resultierenden Filme dennoch als im wesentlichen aus Zinkoxid bestehend bezeichnet.
  • In der obigen Beschreibung wird auf eine CIS-Schicht mit p-Leitfähigkeit Bezug genommen, von der man glaubt, daß sie an ihrer physikalischen Grenzfläche zum Zinkoxid mit n-Leitfähigkeit einen Übergang bildet. Jedoch gibt es Hinweise, daß der Übergang in CIS-Bauelementen tatsächlich ein vergrabener Homoübergang zwischen dem Hauptkörper der CIS-Schicht und einer dünnen CIS-Schicht vom n-Typ an der Oberfläche ist, die in Kontakt mit der transparenten Schicht steht. Solch eine n-leitende CIS-Schicht kann sich durch eine Verarmung an Selen in der Oberfläche der CIS-Schicht bilden, welche durch einen späteren Verarbeitungsschritt, zum Beispiel durch Erhitzen verursacht wird. Dies ist einer der Gründe, daß der Niedertemperaturabscheideprozeß von Zinkoxid bevorzugt ist, da er wahrscheinlich die besseren Ergebnisse liefert.
  • Auch wenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Strukturen und Herstellungsverfahren beschrieben und erläutert wurde, so ist dennoch klar, daß weitere Abänderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die im Rahmen der Erfindung und der Ansprüche liegen.

Claims (13)

1. Photovoltaisches Dünnschichtbauelement, umfassend eine Halbleiterschicht (28) von Kupferindiumdiselenid und eine Schicht die hauptsächlich Zinkoxid enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinkoxid enthaltende Schicht umfaßt
- eine erste hochohmige Schicht (30), die auf der Kupferindiumdiselenidschicht abgeschieden ist und Zinkoxidhalbleiter enthält und
- eine zweite niederohmige Schicht (32), die auf der ersten hochohmigen Schicht abgeschieden ist und Zinkoxidhalbleiter enthält.
2. Photovoltaisches Dünnfilmbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht niederohmig dotiert ist und einen Widerstand von weniger als 2·10&supmin;³ Ohm/cm aufweist.
3. Photovoltaisches Dünnfilmbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht einen Widerstand von weniger als 1·10&supmin;³ Ohm/cm besitzt.
4. Photovoltaisches Dünnfilmbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht im wesentlichen reines Zinkoxidmaterial enthält.
5. Photovoltaisches Dünnfilmbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der ersten Schicht ca. 200 mal größer als der der zweiten Schicht.
6. Photovoltaisches Dünnfilmbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der ersten Schicht im Bereich von 0,01 bis 0,2 um liegt.
7. Verfahren zur Herstellung eines photovoltaischen Dünnfilmbauelementes gemäß Anspruch 1 mit den Schritten:
- Vorsehen einer Schicht (28), die den Halbleiterkupferindiumdiselenid enthält, auf einem tragenden Substrat (24, 26)
- Abscheiden einer ersten hochohmigen Schicht aus Zinkoxidhalbleiter auf dieser Kupferindiumdiselenidschicht und
- Abscheiden einer zweiten niederohmigen Schicht (32) aus Zinkoxidhalbleiter auf der ersten hochohmigen Schicht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zweite niederohmige Schicht mittels eines Niedertemperatur CVD-Verfahrens abgeschieden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste hochohmige Schicht durch einen Niedertemperatur CVD-Prozeß abgeschieden wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der niedrige Widerstand der niederohmigen Schicht durch Hinzufügen von B&sub2;H&sub6; zu einer reaktiven Gasmischung erreicht wird, die zum Abscheiden der niederohmigen Schicht verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat auf einer Temperatur von 60 bis 350ºC gehalten wird, während die Reaktionsgase einschließlich Wasserdampf und einer Organozinkverbindung bei einem Druck von 13,3 bis 266 Pa über die Schicht von Kupferindiumdiselenid geblasen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrattemperatur bei ca. 150ºC gehalten wird und daß der Druck der Reaktionsgase bei ca. 115 Pa gehalten wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Organozinkverbindung Diethylzink ist.
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