DE19700697A1 - Verfahren zur Herstellung von Solarzellen - Google Patents

Description

Bisher werden Solarzellen hauptsächlich in der Weise hergestellt, daß Silizium in sehr reiner Form hergestellt und dann kristallin gezüchtet wird, daß das Silizium zweifach mit Fremdatomen dotiert wird, wobei eine positiv dotierte an eine negativ dotierte Siliziumschicht grenzt, und wobei die bei Lichtbestrahlung anfallende elektrische Energie an beiden Seiten des Siliziums mit metallischen Elektroden abgegriffen wird (vgl. Peter Würfel, Physik der Solarzellen, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg Berlin Oxford 1995).

Dieses Verfahren hat erhebliche Nachteile. Silizium, das zwar in großen Mengen zur Verfügung steht, ist zumeist stark verunreinigt, es muß für die Herstellung von Solarzellen in hochreiner Form vorliegen, muß somit in aufwendiger Weise gereinigt werden und hat darüber hinaus den Nachteil, daß dieses Material sehr hart und deswegen schwierig zu bearbeiten ist, und daß die Resorption der einfallenden Lichtenergie zu wünschen übrig läßt. Silizium bildet eine oxydierte Schicht an der Oberfläche, die zwar einerseits die Rekombination der Dotierung verhindert, andererseits aber den Wirkungsgrad der Solarzelle herabsetzt. Der Wirkungsgrad von mit herkömmlichen Verfahren hergestellten Solarzellen läßt daher zu wünschen übrig. Schließlich kann eine dauerhafte Dotierung mit den bisher bekannten Verfahren nur dann erzielt werden, wenn Silizium in kristalliner Form verwendet wird, so daß in zeitaufwendiger Weise Siliziumkristalle gezüchtet werden müssen. All dies führt dazu, daß die Herstellung der Solarzellen relativ teuer ist, daß die Gewinnung von Elektrizität aus Solarenergie aufgrund erheblicher Herstellungskosten nur in Ausnahmefällen wirtschaftlich vertretbar ist und daß die umweltfreundliche Solar­ energie nicht in breitem Umfang zum Einsatz kommen kann.

Mit der im Patentanspruch angegebenen Erfindung soll eine Erhöhung des Wirkungs­ grades sowie der Lebensdauer von Solarzellen sowie eine kostengünstige Produktion von Solarzellen in größerer Stückzahl ermöglicht werden.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch aufgeführte Herstellungsweise von Solarzellen gelöst.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß Solarzellen auf wesentlich einfachere, schnellere und damit billigere Weise als bisher hergestellt werden können. Keramisches Material stellt einen elektrischen Nichtleiter (Isolator) mit einem sehr hohen elektrischen Widerstand dar, der nicht aufwendig gereinigt zu werden braucht, der somit auf einfache Weise dotiert werden kann, der sehr dünn aufgebracht werden kann, und der schließlich im Wege des keramischen Brennens auf kostengünstige Weise mit einem günstigen Wirkungsgrad in größerer Stückzahl hergestellt und verarbeitet werden kann. Der Schutz der dotierten Schichten erfolgt nach dem im Patentanspruch beschriebenen Verfahren mittels einer lichtdurchlässigen Glasur und nicht durch Oxydation, was einerseits den Wirkungsgrad der Solarzelle erhöht, andererseits deren Lebensdauer zugute kommt. Die auf der Trägerplatte angebrachte metallisch leitende Schicht wirkt zusätzlich als Spiegel, was der Resorption der einfallenden Lichtenergie zugute kommt.

Durch die vorstehend beschriebene Herstellungsweise können die Herstellungskosten für Solarzellen deutlich gesenkt werden und diese umweltfreundliche Technik kann damit einer breiteren Nutzung zugeführt werden, so daß fossile Energien in geringerem Maße eingesetzt werden müssen und damit dem Treibhauseffekt entgegengewirkt werden kann.

Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ergibt sich in Kombination mit dem Patentanspruch 2. Die auf der Trägerplatte angebrachte metallische Schicht ermöglicht es mit Hilfe der in der Trägerplatte angebrachten Löcher, daß die in dieser Schicht auftretende elektrische Energie zur Rückseite der Trägerplatte hin über Elektroden abgegriffen wird, wobei diese metallische Schicht nicht ganz bis zu den Rändern der Trägerplatte gezogen wird. Dies erleichtert das Abgreifen der elektrischen Energie an der äußeren gitterartigen metallischen Schicht, da dort die Elektroden zweckmäßigerweise seitlich der Trägerplatte angebracht werden.

Ein Ausführungsbeispiel kann so ausgestaltet werden, daß einzelne oder auch eine Vielzahl von Solarzellen nach dem im Patentanspruch beschriebenen Verfahren herge­ stellt wird, daß bei jeder dieser Solarzellen die bei Lichteinfall entstehende Spannung mit Hilfe von Elektroden zum einen an der innen angebrachten metallisch leitenden Schicht sowie zum anderen auf dem unter der Glasur angebrachten elektrisch leitenden Gitter abgegriffen wird, daß diese Solarzellen ggf. miteinander verbunden werden und daß auf diese Weise aus Solarenergie technisch verwertbare elektrische Energie gewonnen wird.

Claims (2)

1. Verfahren zur Herstellung von Solarzellen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine elektrisch nichtleitende keramische Trägerplatte (Isolator) eine elek­ trisch leitende Metallschicht aufgebracht wird, daß auf diese eine positiv (oder negativ) dotierte keramische Schicht aufgebracht wird, daß auf dieser Schicht eine gegensätzlich dotierte keramische Schicht aufgebracht wird, daß auf diese Schicht in Gitterform ein elektrische Leiter aufgebracht wird, und daß schließlich darauf eine elektrisch isolierende durchsichtige Glasur aufgebracht wird, wobei das Brennen der keramischen Schichten jeweils im sauerstoffarmen Milieu statt­ findet, so daß während des Brennens der keramischen Schichten diesen Sauerstoff entzogen wird (Redoxbrand).

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Trägerplatte zusätzlich Löcher eingebracht werden, die das Abgreifen der elektrischen Energie, die in der auf der Trägerplatte angebrachten Metall­ schicht anfällt, zur Rückseite der Trägerplatte hin ermöglicht.