NL8420338A

NL8420338A - Werkwijze voor het vervaardigen van zonnecellen.

Info

Publication number: NL8420338A
Application number: NL8420338A
Authority: NL
Original assignee: Mobil Solar Energy Corp
Priority date: 1983-12-19
Filing date: 1984-12-14
Publication date: 1985-11-01
Also published as: SE8503833D0; EP0167589A1; GB2162996B; SE456624B; AU574761B2; SE8503833L; WO1985002939A1; DE3490612T1; AU3888685A; GB2162996A; EP0167589A4; CH669476A5; JPS61500756A; GB8515901D0

Description

' f420338 i VO 7288

Werkwijze voor het vervaardigen van zonnecellen.

De uitvinding heeft betrekking op de vervaardiging van foto-voltagecellen en meer in het bijzonder op een goedkope wijze voor het vervaardigen van uit polykristallijn silicium bestaande zonnecellen, waarbij de beschadigde oppervlaktelaag, welke tijdens de waterstof-5 passivering wordt gevormd, als een plateermasker voor de uiteindelijke plateerstappen wordt gebruikt.

Tot nu toe heeft een gebruikelijke methode voor het vervaardigen van uit silicium bestaande zonnecellen de stappen omvat van het vormen van een PN-junctie door een geschikt doteermiddel in de voor-10 zijde van een siliciumplaatje of -band te diffunderen, een rooster- elektrodepatroon in een beschermende diëlektrische maskeerlaag, die op dit voorvlak is gevormd, te etsen, een nikkelplatering neer te slaan op alle silicium, dat door het etsen is vrijgegeven, het nikkel te plateren met koper en tin, de rest van de diëlektrische maskeerlaag 15 van het voorvlak te verwijderen, en op de nieuw vrijgegeven gedeelten van het voorvlak een antireflectie-bekleding aan te brengen.

Ofschoon deze vervaardigingsstappen gelijkelijk kunnen worden toegepast bij zowel monokristallijn als polykristallijn silicium, maken kostenoverwegingen het gewenst zonnecellen uit het laatstgenoemde 20 materiaal te vervaardigen. Zoals evenwel bekend is, zijn in verband met de minderheidsdragerverliezen bij korrelbegrenzingen, dislocaties en dergelijke, de rendementen, welke worden verkregen bij uit polykristallijn silicium bestaande zonnecellen, in het algemeen lager dan die van monokristallijne cellen. Dit is verbeterd door een monovalent 25 element, zoals waterstof, in het stelsel te introduceren teneinde een combinatie aan te gaan met de losse verbindingen behorende bij de structurele defecten, waardoor het minderheidsdragerhercombinatie-verlies tot een minimum wordt teruggebracht.

Zoals bekend is een belangrijke overweging bij het kiezen van 30 een reeks celbehandelingen, dat de combinatie van tijd en temperatuur in een stap na de waterstofpassiveringsstap niet veroorzaakt, dat de waterstof, welke in het silicium wordt geïntroduceerd, weer uit de ge-passiveerde substraat diffundeert. Zo is het bijvoorbeeld gebleken, dat een met waterstof gepassiveerde cel, die aan een temperatuur van 8420338 9 9 -2- 600°C gedurende een half uur in vacuo wordt blootgesteld, praktisch alle gebonden waterstof verliest en naar het voorpassiveringsniveau daarvan terugkeert, zoals blijkt uit de waargenomen door een elektronenbundel geïnduceerde stroomactiviteit. Er wordt in dit verband op 5 gewezen, dat de junctiediffusiestap bij de zonnecelvervaardiging meer in het bijzonder temperaturen van de orde van 900°C met zich medebrengt .

Het is voorts gebleken, dat door de waterstofpassivering de cel normaliter tot een zo hoge temperatuur wordt verhit, dat basis-10 metalen, zoals koper, via de junctie migreren, waardoor een "zachte" diode wordt verkregen of een kortsluiting optreedt. Zoals bijvoorbeeld door C.H. Seager, D.J. Sharp, J.K.G. Panitz en R.V. D'Aiello in het Journal of Vacuum Science and Technology, Vol. 20, no. 3, pag. 430-435 (maart 1982) is aangegeven, kan de passivering van polykristallijn 15 silicium plaatsvinden met een ionenbron van het Kaufman-type, welke wordt gebruikt voor het verschaffen van een waterstofionenbundel in het energiegebied van kilo-elektronenvolts. Betrekkelijk korte belichtingstijden (b.v. tussen 0,5 en 4 minuten) in een gebied met grote ionenenergie en grote flux (b.v. 1 tot 3 milliampere per vierkante 20 centimeter) blijken optimaal te zijn. Dergelijke belichtingen leiden in het algemeen ertoe, dat de substraattemperatuur toeneemt tot ten minste bij benadering 275°C indien de substraat zorgvuldig in aanraking wordt gehouden met een geschikt warmte-afvoerorgaan. Anders tre-. den temperaturen, welke boven de 400°C zijn gelegen, gemakkelijk op.

25 Het is evenwel van belang, dat de temperaturen worden beperkt tot minder dan ongeveer 300°C teneinde een snelle migratie van basismetalen in de siliciummatrix te vermijden. De manipulatie van de substraat en het warmte-afvoerorgaan om de thermische regeling tijdens de passivering op een eenvoudige wijze uit te voeren, wordt evenwel een de snel-30 heid begrenzende factor bij een behandeling met groot debiet bij dergelijke ionenbronnen. Derhalve is het gewenst een warmte-afvoer te vermijden teneinde een goedkoop proces met groot debiet te verkrijgen. Bovendien maken bij siliciumband van het EFG-type, dat op een economische wijze kan worden vervaardigd, oppervlakte-onregelmatigheden 35 de warmte-afvoer lastig.

8420338 * ¥ -3-

Verder is de waterstofpassivering het meest effectief wanneer het basissiliciumoppervlak vrij is. Derhalve dient een eventueel pla-teermasker, dat gebruikt wordt om het roosterelektrodepatroon aan het voorvlak te bepalen, te worden verwijderd vódr de passivering of te 5 worden toegevoegd na de passivering.

Derhalve beoogt de uitvinding te voorzien in een reeks behan-delingsstappen voor de vervaardiging van zonnecellen, waarin een waterstofpassiveringsstap plaatsvindt na de behandelingsstappen bij hoge temperatuur doch voordat dat eventuele basismetalen in de in-10 richting worden geïncorporeerd.

Een verder doel van de uitvinding is het zodanig opnemen van de waterstofpassiveringsstap, dat de passiveringsstap van het silicium en nikkelsilicide, dat zich onder de frontelektrode van een gedeeltelijk vervaardigde cel bevindt, wordt verbeterd.

15 Weer een ander doel van de uitvinding is het incorporeren van een waterstofpassiveringsstap bij de behandeling van een siliciumband van het EFG-type bij zonnecellen en wel zodanig, dat de noodzaak tot het afvoeren van warmte van de substraat tijdens de passivering wordt vermeden.

20 Deze en andere oogmerken worden verwezenlijkt door een werk wijze, waarin, bij een voorkeursuitvoeringsvorm, zoals toegepast op de vervaardiging van siliciumzonnecellen, onder meer de volgende stappen worden uitgevoerd: (1) het vormen van een dun roosterelektrodepatroon van nikkel (of een soortgelijk materiaal) op het voorvlak van 25 een siliciumband met ondiepe junctie, (2) het passiveren met waterstof van de junctiezijde van de cel, (3) het sinteren van het nikkel om gedeeltelijk een nikkelsilicide te vormen, (4) het plateren van een verder metaal of verdere metalen op de met metaal beklede gedeelten van de cel, en (5) het bekleden met een antireflectiemateriaal van het 30 vrij liggende oppervlak van het silicium. Daarna kan het silicium ver der worden behandeld, bijvoorbeeld om dit gereed te maken voor verbinding met elektrische ketens.

Bij een alternatief proces, wordt door het verhitten van het monster tijdens de passivering energie voor de nikkelsinterstap ge-35 leverd.

8420338 ♦ -4-

Deze reeksen vervaardigingsstappen hebben enige essentiële karakteristieken. In de eerste plaats is gebleken, dat tijdens de waterstofpassivering de invallende waterstofionen het oppervlak van het siliciumplaatje zodanig wijzigen, dat de platering van metalen 5 door een dompelplatering op het gewijzigde oppervlak wordt belemmerd. Dientengevolge kan een eventueel plateermasker, dat initieel wordt gebruikt voor het bepalen van het elektroderoosterpatroon aan het voorvlak, worden verwijderd nadat een initiële metaallaag op de substraat is geplateerd. De passivering kan nu plaatsvinden op een vrij-10 liggende basissiliciumlaag, waarbij de passivering niet slechts de elektrische werking van de cel verbeterd doch ook, door het wijzigen van de oppervlaktelaag, dient als een secundair plateermasker voor daaropvolgende dompelplateerstappen. Dientengevolge kan de passivering van de vrijliggende siliciumbasis plaatsvinden voordat basismetalen 15 worden aangebracht zonder dat het nodig is, dat een verdere maskeer-stap voor de dompelplatteermetalisatie plaatsvindt. Voorts is het gebleken, dat een passivering kan optreden via dunne lagen van metalen, zoals nikkel. Derhalve kan het silicium en het nikkelsilicide onder de initiële dunne nikkelplatering van een frontelektrode worden gepassi-20 veerd.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening waarin een aantal stappen is aangegeven, welke worden uitgevoerd bij het vervaardigen van zonnecellen overeenkomstig een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding. In de 25 tekening zijn overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingen voorzien. Voorts zijn in de tekening de dikten en diepten van de verschillende bekledingen en gebieden niet op schaal weergegeven en evenmin nauwkeurig overeenkomstig hun relatieve proporties en wel om de afbeelding te vereenvoudigen. Verwijzende naar de tekening heeft 30 de voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding betrekking op de vervaardiging van zonnecellen uit EFG-gegroeid siliciumband van P-type. Voor deze uitvoeringsvorm wordt als uitgangsonderdeel uitgegaan van een gedeeltelijk voltooide cel 1. De gedeeltelijk voltooide cel 1 bezit een substraat 2, welke bij voorkeur is vervaardigd uit een 35 siliciumband met een geleiding van P-type, waarvan één zijde (hierna de "frontzijde" genoemd) is voorzien van een betrekkelijk ondiepe 8420338 * % -5- junctie 4 (d.w.z. een junctie met een diepte, welke is gelegen tussen

O

ongeveer 3000 en ongeveer 7000 A ), een gebied 6 met een geleiding van het N-type en een masker 8. Het masker 8 bestaat uit een materiaal (b.v. een diëlektricum) waaraan metalen, zoals nikkel, zich slechts 5 in geringe mate hechten, en het masker is zodanig uitgevoerd, dat gedeelten van het voorvlak van de substraat 2 worden vrijgegeven volgens een patroon van een van een aantal vingers voorziene roosterelektrode (b.v. een elektrode met de vorm, weergegeven in het Amerikaanse octrooi-schrift 3.686.036). De andere zijde (hierna de "achterzijde" genoemd) 10 van de substraat is bij voorkeur voorzien van een laag 10 van aluminium, welke met de substraat is gelegeerd, en een gebied 12 van het p+-type. Het p+-gebied 12 heeft bij voorkeur een diepte, welke zich uitstrekt van ongeveer 1 tot ongeveer 5 micron.

De gedeeltelijk voltooide cel 1 kan op een aantal verschillen-15 de wijzen zijn vervaardigd. Zo kunnen bijvoorbeeld de junctie 4 en het gebied 6 in een siliciumsubstraat 2 van het P-type worden gevormd door de diffusie van fosfor, en kan het masker 8 aan het frontvlak daarvan worden gevormd door fotolithografie of drukken. De laag 10 en het p+-gebied 12 kunnen worden gevormd door de achterzijde van de 20 substraat te bekleden met een laag van een aluminiumpasta, welke alu-miniumpoeder in een vluchtige organische drager, zoals terpineol, omvat, welke door verdampen kan worden verwijderd, waarna de substraat wordt verhit om eventuele vluchtige of pyrolyseerbare organische componenten van de pasta te verwijderen en het aluminium met de sub-25 straat te legeren en het p+-gebied te vormen. Men kan evenwel even goed andere typen substraat, juncties en achterelektroden en andere wijzen van vervaardigingen toepassen voor het verkrijgen van de gedeeltelijk voltooide cel 1.

Uitgaande van een dergelijk vooraf vervaardigd onderdeel, wor-30 den de beide zijden van de substraat eerst geplateerd met nikkel, waarbij een hechtende neerslag van nikkel een nikkellaag 14 aan de achterzijde van het onderdeel over het gehele oppervlak van de alu-miniumlaag 10 vormt, terwijl de hechtende neerslag van nikkel aan de frontzijde een laag 16 direct op het oppervlak van de substraat 2 35 slechts in die gebieden, welke via het masker 8 worden vrijgegeven, vormt.

8420338 % -6-

Het plateren van de nikkellagen 14 en 16 kan op verschillende wijzen plaatsvinden. Bij voorkeur geschiedt dit overeenkomstig het bekende elektrodeloze of dompelplateerproces bijvoorbeeld een dompel-plateerproces zoals is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 5 4.321.283. De hier gebruikte uitdrukking "elektrodeloos plateren" geeft een platering vanuit een bad aan, dat een reducerend middel bevat, zonder dat gebruik wordt gemaakt van een van buitenaf aangelegd elektrisch veld, terwijl de uitdrukking "dompelplatering" een proces aangeeft, waarbij een voorwerp met een metaal wordt geplateerd zonder 10 dat gebruik wordt gemaakt van een van buitenaf aangelegd elektrisch veld en wel door het voorwerp in een plateerbad te dompelen, dat geen reducerend middel bevat, waarbij het plateren een verplaatsingsreactie omvat.

Als een voorafgaande stap wordt het gereinigde siliciumsub-15 straatoppervlak vooraf geactiveerd met een geschikt middel. Deze voor-activeringsprocedure is gewenst aangezien het siliciumoppervlak dikwijls niet zelf het elektrodeloze plateerproces zal steunen en eventueel nikkel, dat op een niet-behandeld oppervlak wordt geplateerd, zich in het algemeen daaraan slechts in geringe mate hecht. Bij voor-20 keur wordt als het activeringsmiddel goudchloride gebruikt ofschoon platinachloride, tinchloride-palladiumchloride, of andere bekende acti-vatoren kunnen worden toegepast, zoals bijvoorbeeld is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.489.603. Daarna worden de beide zijden van de siliciumband bekleed met een laag nikkel, bij voorkeur door een 25 dompelplatering van de band in een waterig bad, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4321283, of een waterig bad van nikkel-sulfamaat en ammoniumfluoride bij een pH van ongeveer 2,9 en bij ongeveer kamertemperatuur gedurende een periode van ongeveer 2 tot 6 minuten.

30 In dit stadium wordt het masker 8 van de substraat 2 verwijderd.

Afhankelijk van de aard van het masker kan dit op een aantal bekende wijze geschieden zoals bijvoorbeeld door gebruik te maken van een gebufferde etsmethode. Tengevolge van het verwijderen van het masker wordt het frontvlak van de substraat 2 via het door de nikkellaag 16 35 gevormde roosterpatroon vrijgegeven.

8420338 -7- *

Vervolgens wordt de cel met waterstof gepassiveerd. Een voorkeursmethode is die, waarbij het frontvlak van de substraat 2 (en de nikkellaag 16) wordt blootgesteld aan de waterstofionenbundel van een ionenbron van het Kaufman-type (brede bundel), welke bron op een af-5 stand van ongeveer 15 cm van de substraat is opgesteld. Deze ionenbron wordt bij voorkeur bedreven bij een druk, welke is gelegen tussen ongeveer 20 en 50 millitor (waterstof), een waterstofstroomsnelheid van de orde van ongeveer 25 tot 40 s.c.c. per minuut, een potentiaal van ongeveer 1700 volt gelijkspanning tussen bron en substraat, en 10 een bundel stroom, welke is gelegen tussen ongeveer 1 en 3 milli-2 ampere/cm bij de substraat. Het is gebleken, dat een belichtingstijd, gelegen tussen ongeveer 1 en ongeveer 4 minuten adequaat is om zowel de minderheidsdragerhercombinatieverliezen, welke zich meer in het bijzonder voordoen bij siliciumcellen van het EFG-type tot een mini-15 mum terug te brengen (waardoor wordt voorzien in een passiverings-gebied met een diepte van ongeveer 20 tot 80 micron of ongeveer 100 maal zo diep als de junctie 4) terwijl tegelijkertijd wordt voorzien in een gewijzigde oppervlaktelaag 18 met een diepte van bij benadering

O

200 A bij de vrij liggende gedeelten van de substraat 2. Het is voorts 20 gebleken, dat onder gebruik van een mechanische sluiter voor het pulseren van de ionenbundel met een werkzame periode van ongeveer 50% een minimale temperatuurstijging van de substraat tijdens de passivering optreedt.

• De juiste aard van de gewijzigde oppervlaktelaag 18 is niet 25 bekend. Gemeend wordt evenwel, dat een beschadigde zone aanwezig is waarin de kristalstructuur enigszins is verbroken, en waarbij het silicium gedeeltelijk SiH of Si^ met de waterstof uit de ionenbundel vormt, doch waarbij het materiaal mogelijk amorf is. Het kan zijn, dat een kleine hoeveelheid koolstof of één of meer koolwaterstoffen in 30 het vacuümstelsel nodig zijn voor het vormen van de gewenste gewijzigde oppervlaktelaag. Zoals initieel geïnstalleerd, was de gebruikte ionenbron van het Kaufman-type voorzien van een uit grafiet bestaande ondersteuning met een diameter van ongeveer 13 cm, waarop de substraten, met een zijde van meer in het bijzonder 5 tot 10 cm, centraal 35 waren opgesteld. In sommige gevallen, waarin in plaats van de grafiet-ondersteuning een siliciumondersteuning werd toegepast, gedroeg de 8420338 -4 -8- gevormde gewijzigde laag zich niet zo goed als een plateermasker als in het geval, dat de grafietondersteuning werd toegepast. Op grond hiervan is verondersteld, dat koolstof of koolwaterstofdamp gevormd door het invallen van de waterstofioneribundel op de grafietonder-5 steuning, de vorming van een diëlektrische laag aan het oppervlak van de substraat kan verbeteren. Wat ook de aard van dit oppervlak is, het is gebleken, dat een gewijzigde oppervlaktelaag 18, welke op deze wijze wordt verkregen met versnellingsspanningen, welke zijn gelegen tussen ongeveer 1400 en ongeveer 1700 volt en belichtingstijden van 10 bijvoorbeeld 1 minuut, voldoende is om een daaropvolgende dompelpla-tering van de siliciumsubstraat tussen de nikkellagen 16 te beletten.

Vervolgens wordt de substraat in een inerte of stikstofatmos-feer verhit tot een temperatuur en gedurende een tijd, welke voldoende zijn om de nikkellagen te doen sinteren en te veroorzaken, dat de 15 nikkellaag 16 aan de frontzijde van de substraat met het naastgelegen silicium reageert voor het vormen van een uit nikkelsilicide bestaand ohm's contact. Hiertoe wordt de substraat bij voorkeur tot een temperatuur van ongeveer 300°C gedurende een periode, welke is gelegen tussen ongeveer 15 en ongeveer 40 minuten, verhit. Hierdoor verkrijgt men een

O

20 nikkelsilicidelaag 20 met een diepte van ongeveer 300 A aan het schei-dingsvlak tussen de nikkellaag 16 en de substraat 2. De nikkellaag 14 aan de achterzijde vormt een legering met de aluminiumlaag 10. De temperatuur van deze sinterstap dient niet veel hoger te liggen dan 300°C aangezien hogere temperaturen tot een excessieve doordringing 25 van de nikkellaag 16 in het silicium leiden. Het blijkt, dat deze thermische behandeling indien deze wordt uitgevoerd in een formeer-gas (95% stikstof en 5% waterstof) ook waterstof afdrijft, welke los met de nikkellaag 16 is gebonden, waardoor de daaropvolgende plateer-hechting wordt verbeterd.

30 Vervolgens wordt het nikkel van de lagen 14 en 16 aan een ets- bewerking onderworpen met warm verdund salpeterzuur, gevolgd door een ultrasone reiniging, teneinde een overschot aan nikkel van de beide zijden van de substraat te verwijderen. Door de nikkeletsbehandeling wordt niet slechts een overschot aan nikkel verwijderd doch wordt ook 35 een deel van de aan de achterzijde van de substraat tijdens het sinteren gevormde nikkel-aluminiumlegering verwijderd. Na de nikkelets- 8420338 fl -9- stap, is de laag 14 gekenmerkt door een nikkel-aluminiumlegeringslaag, welke zich op de aluminiumelektrodelaag 10 bevindt, terwijl de laag 16 is verwijderd voor het vrijgeven van de nikkelsilicidelaag 20 overeenkomstig het vooraf gekozen elektroderoosterpatroon.

5 Daarna worden de nikkelsilicidelaag 20 en de nikkel-aluminium legeringslaag 14 respectievelijk verder gemetalliseerd met één of meer lagen 22 en 24 voor het verschaffen van geschikte contacten. Bij deze metalliseringsstappen werkt de gewijzigde oppervlaktelaag 18 van de substraat 2 als een plateermasker om te beletten, dat metaal zich aan 10 het oppervlak van de substraat tussen het patroon van de zich reeds hechtende nikkelsilicidelaag 20 hecht. Bij voorkeur doch niet noodzakelijkerwijs omvat deze extra metallisering het aanbrengen van een tweede laag nikkel op de lagen 14 en 20. De extra nikkellagen worden door dompelplatering aangebracht op de wijze, zoals boven is beschre-15 ven voor de vorming van de nikkellagen 14 en 16 aangezien bij een dompelplatering nikkel een platering op de lagen 14 en 16 doch niet op het gewijzigde oppervlak 18 zal verschaffen. Onmiddellijk daarna worden één of meer lagen koper aangebracht (door dompelplatering en/of elektroplatering, door op zichzelf bekende methoden) op het vrijlig-20 gende nikkel aan beide zijden van de substraat teneinde een verbinding met de nikkellagen aan te gaan en daardoor deze tegen oxydatie te beveiligen en een grote geleiding te verzekeren. Voor de koper-platering is geen maskering van de gewijzigde laag 18 nodig aangezien het koper zich niet aan de gewijzigde laag zal hechten. Daarna kan de 25 inrichting worden onderworpen aan andere behandelingen voor bekende doeleinden, bijvoorbeeld kunnen lagen tin en soldeer achtereenvolgens op de eerder aangebrachte metaallagen worden aangebracht.

Na de metallisering worden de randen van de cel (niet weergegeven) bijgewerkt en wordt op het frontvlak van de cel een anti-30 reflectiebekleding 26 aangebracht. Deze laatste stap kan op een aantal verschillende bekende wijzen geschieden, zoals door een chemisch neerslaan uit de dampfase van bijvoorbeeld TiC^. De antireflectiebekleding 26 kan ook worden gevormd door een plasmaneerslag van siliciumnitride.

Bij wijze van voorbeeld omvat de voorkeursmethode voor het 35 toepassen van de uitvinding de bovenbeschreven individuele stappen bij de voorkeursmodus, welke gedetailleerd voor elke stap en in de aangegeven volgorde is beschreven.

8420338 -10-

Het is duidelijk, dat de voorkeursmethode volgens de uitvinding het uitvoeren van de boven gedetailleerde individuele voorkeursstappen omvat, waarbij deze stappen in de zojuist aangegeven volgorde worden uitgevoerd.

5 Men heeft vastgesteld, dat zonnecellen, die overeenkomstig het bovenstaande proces uit EFG-gegroeide banden zijn vervaardigd, een toename in gemiddeld rendement met 10 tot 20% vertonen. Bovendien is het gebleken, dat voor dit materiaal de waterstofpassiveringsstap de verdeling van celrendementen op een geprononceerde wijze versmalt.

10 Het bovenbeschreven proces heeft een aantal andere voordelen.

In de eerste plaats maakt de werkwijze het door gebruik te maken van de gewijzigde oppervlaktelaag van de substraat, die tijdens de water-stofpassivering is gevormd, als een masker voor een daaropvolgende platering door een dompelplateermethode, bijvoorbeeld een nikkel-15 platering als bovenbeschreven, een passivering van een vrijliggende substraat vóór een dergelijke latere metallisering mogelijk. Dit maakt een passivering van een schone substraat (in plaats van een passivering via een plateermaskerlaag) mogelijk, vermijdt "zachte" of kortgesloten cellen (welke een gevolg zijn van een basismetaalmigratie 20 tijdens de passivering) en maakt de stappen tussen de passivering en de daaropvolgende metallisering door dompelplatering economisch aangezien geen verdere maskeerstap nodig is. Opgemerkt wordt, dat het met waterstof gepassiveerde oppervlak ook dient als een masker voor het tegengaan van neerslag van koper door dompelplatering of elektro-25 platering. Bovendien kan door een passivering via een dunne laag van het frontelektrodemateriaal de substraat onder de frontelektroden eveneens worden gepassiveerd, mits de initiële nikkellaag een dikte

O

heeft, welke niet meer dan ongeveer 750 A bedraagt. Het is ook duidelijk, dat de werkwijze volgens de uitvinding de passivering in een 30 stadium van de celfabrikage omvat, waarbij een daaropvolgende behandeling van de cel het effect van de passivering niet op een schadelijke wijze zal beïnvloeden.

Het is duidelijk, dat binnen het kader van de uitvinding een aantal modificaties in de werkwijze mogelijk is. Terwijl bij de voor-35 keursuitvoeringsvorm de nikkeIsinterstap na de passivering plaatsvindt kan deze ook juist vóór de passivering worden uitgevoerd. In een der- 8420338 -11- gelijk geval is het duidelijk, dat bij cellen met ondiepe junctie korte ionenbundelbelichtingen met of zonder thermische regeling van de substraat door een geschikt warmte-afvoerorgaan gewenst kunnen zijn om een migratie van het nikkelsilicide naar de junctie tegen te 5 gaan. Een dergelijke regeling leidt ook tot Ni^Si in plaats van de andere siliciden (NiSi of NiSi2) waardoor minder silicium per molecuul van het silicide aanwezig is en een volledige doordringing van het N+-gebied door het silicide wordt tegengegaan. Het is voorts duidelijk, dat indien de nikkelsinterbehandeling vóór de passivering plaatsvindt, 10 een verhittingsstap naar de passivering nodig kan zijn om de los gebonden waterstof uit het nikkel te drijven voordat een verdere behandeling plaatsvindt.

Het is ook duidelijk, dat de verhitting van de cel tijdens de passivering kan worden gebruikt om ten minste een deel van de nik-15 kelsinterstap uit te voeren.

Ofschoon bij de voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding gebruik wordt gemaakt van de gewijzigde laag, welke door de waterstofpassivering wordt gevormd, om een daaropvolgende dompelnikkelplatering te maskeren behoudens op eerder geplateerd nikkel, 20 de werkwijze ook met andere metalen dan nikkel kan worden uitgevoerd.

Zo is het bijvoorbeeld duidelijk, dat de initiële laag van de front-vlakelektroden bij een siliciuminrichting met ondiepe junctie kan worden neergeslagen door op verschillende bekende wijzen één van een aantal materialen met gering reactievermogen te plateren, welke in staat 25 zijn om (bij voorkeur bij een lage temperatuur) een ohm's contact te vormen en welke dienen als een barrière voor de diffusie van koper of een ander basismetaal, dat in een later stadium wordt neergeslagen. Geschikte metalen om te worden toegepast bij koper omvatten palladium, platina, kobalt en rhodium evenals nikkel. Ofschoon al deze materialen 30 siliciden vormen, is een silicidelaag niet essentieel. Het is evenwel belangrijk, dat de initiële metaallaag zich op de juiste wijze hecht, als een ohm's contact dient en als een barrière voor de migratie van een later neergeslagen metaal dient terwijl geen sterke migratie naar de junctie zelf plaatsvindt.

35 Het is duidelijk, dat de werkwijze volgens de uitvinding niet is beperkt tot de vervaardiging van zonnecellen uit EFG-substraten.

8420338 -12-

Zo kunnen bijvoorbeeld gegoten polykristallijne lijnsubstraten, epi-taxiaal silicium op silicium met metallurgische kwaliteit of polysili-ciumlagen met hoge kwaliteit, gevormd door chemische of fysische neerslag uit de dampfase, worden toegepast voor het vormen van zonnecellen 5 met betrekkelijk hoog rendement volgens de uitvinding. Voorts is de werkwijze van toepassing op monokristallijn silicium. De werkwijze kan voorts zowel bij materiaal van N-type als materiaal van het P-type worden uitgevoerd.

8420338

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een vaste-toestands-halfgeleiderinrichting met het kenmerk, dat wordt voorzien in een siliciumsubstraat met tegenover elkaar gelegen eerste en tweede oppervlakken, gekozen gebieden van het eerste oppervlak worden bloot- 5 gesteld aan een waterstofionenbundel met een intensiteit en gedurende een periode, welke voldoende zijn om op het eerste oppervlak een opper-vlaktelaag te vormen, waaraan gekozen metalen zich slechts in geringe mate hechten, en het eerste oppervlak met uitsluiting van de gekozen gebieden met ten minste één van de gekozen metalen wordt 10 gemetalliseerd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat in de substraat bij het eerste oppervlak een junctie wordt gevormd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de inrichting een fotovoltage-inrichting is en voorts op het eerste opper- 15 vlak een antireflectiebekleding wordt aangebracht.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de metallisatie geschiedt onder gebruik van een metaal, gekozen uit de groep van metalen, welke nikkel, palladium, kobalt, platina en rhodium omvatten .

5. Werkwijze voor het vervaardigen van een vaste-toestands- halfgeleiderinrichting met het kenmerk, dat wordt voorzien in een siliciumsubstraat met tegenover elkaar gelegen eerste en tweede oppervlakken en een junctie bij het eerste oppervlak en een plateer-masker, dat gekozen gedeelten van het eerste oppervlak vrijgeeft, 25 op het tweede oppervlak een bekleding van aluminium wordt aangebracht, de siliciumsubstraat tot een temperatuur en gedurende een tijd wordt verhit, welke voldoende zijn om te veroorzaken, dat het aluminium van de aluminiumbekleding een legering aangaat met de uit silicium bestaande substraat, op de gekozen gedeelten van het eerste oppervlak 30 een nikkelbekleding wordt aangebracht, het plateermasker wordt verwijderd, het eerste oppervlak wordt blootgesteld aan een waterstofionenbundel met een intensiteit en gedurende een periode welke voldoende zijn om op het eerste oppervlak een oppervlaktelaag te vormen 8420336 « -14- waaraan gekozen geleidende materialen zich slechts in geringe mate zullen hechten, de nikkelbekleding wordt gesinterd zodat het nikkel en silicium bij de gekozen gedeelten met elkaar reageren teneinde aan hun scheidingsvlak nikkelsilicide te vormen, en de nikkel- en aluminium-5 bekledingen met ten minste één laag van ten minste één van de geleidende metalen worden bekleed.

6. Werkwijze volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de ten minste ene laag wordt aangebracht door de nikkelbekleding in aanraking te brengen met een etsmiddel om niet-gebonden nikkel te verwijlt) deren en de nikkelbekleding met koper te bedekken.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat op het eerste oppervlak een antireflectiebekleding wordt aangebracht.

8. Werkwijze volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat de belichting van de substraat door de waterstofionenbundel een voldoende tijd 15 en intensiteit heeft om de minderheidsdragerverliezen van de substraat te verlagen.

9. Werkwijze voor het vervaardigen van een vaste-toestands-halfgeleiderinrichting met het kenmerk, dat wordt voorzien in een siliciumsubstraat met tegenover elkaar gelegen eerste en tweede opper- 20 vlakken en een junctie bij het eerste oppervlak, en een plateermasker, dat gekozen gedeelten van het eerste oppervlak vrijgeeft, op de gekozen gedeelten van het eerste oppervlak een nikkelbekleding wordt aangebracht, het plateermasker wordt verwijderd, het eerste oppervlak wordt blootgesteld aan een waterstofionenbundel met een intensiteit 25 en gedurende een periode, welke voldoende zijn om op het eerste oppervlak een oppervlaktelaag te vormen waaraan metalen zich slechts in geringe mate zullen hechten, de nikkelbekleding wordt gesintert, zodat het nikkel en het silicium bij de gekozen gedeelten met elkaar reageren teneinde aan hun scheidingsvlak nikkelsilicide te vormen, en de 30 nikkelbekleding met ten minste één verdere geleidende metaallaag wordt bekleed.

10. Werkwijze volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat de ten minste ene extra geleidende metaallaag uit een nikkellaag bestaat, die door een dompelplateerproces is gevormd. 35 8420338 r -15-

11. Werkwijze volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat bij het plateerproces gebruik wordt gemaakt van een bad, dat een nikkelzout en fluorideionen bevat.

12. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de genoemde 5 ten minste ene extra geleidende metaallaag een koperlaag omvat, welke wordt gevormd door dompelplatering of elektroplatering. 8420338