DE3121350A1

DE3121350A1 - "verfahren zum herstellen einer sonnenbatterie"

Info

Publication number: DE3121350A1
Application number: DE19813121350
Authority: DE
Inventors: Joseph John Lawrenceville N.J. Hanak
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1980-06-02
Filing date: 1981-05-29
Publication date: 1982-07-08
Anticipated expiration: 2001-05-30
Also published as: FR2483686B1; GB2077038B; JPS5712568A; MY8500783A; HK78486A; DE3121350C2; JPH0472392B2; GB2077038A; US4292092A; FR2483686A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie bzw« Solarbatterie, insbesondere mit in Reihe geschalteten Solarzellen und in Reihe geschalteten Tandem-Übergangs-Solarzellen.

Mit Hilfe von Fotoelementen, wie Solarzellen, kann Sonnenstrahlung in verwertbare elektrische Energie umgewandelt werden. Die Energieumwandlung erfolgt durch den auf dem Gebiet der Halbleiter-Fotoelemente bekannten Sperrschicht-Fotoeffekt bzw. Fotovolteffekt. Durch auf eine Solarzelle auffallende und durch eine Aktivzone aus Halbleitermaterial adsorbierte Sonnenstrahlung werden Elektronen und Löcher erzeugt- Die Elektronen und Löcher werden durch ein eingebautes elektrisches Feld, z.B„ durch einen gleichrichtenden Übergang, in der Solarzelle voneinander getrennt. Ergebnis dieser Trennung von Elektronen und Löchern sind die Fotospannung und der Fotostrom der Zelle.

Mit der Größe der Fläche der Solarzelle steigt aucht der Serienwiderstand der Strahlungs-Auftreffelektrode der Solarzelle, und es werden größere und kompliziertere Gitter-Elektroden zum Abführen des in der Zelle durch Bestrahlung mit Sonnenlicht erzeugten Stroms erforderlich. Die Anforderungen an die Gitter-Elektroden werden bei Herstellung der Solarzellen als lange schmale Streifen und Reihenschaltung der Streifen herabgesetzt. Zum Herstellen dünner Streifen von in Reihe geschalteten Solarzellen oder von Reihenschaltungen von Tandem-Übergangs-Solarzellen werden aufwendige fotolithografische Verfahren und chemische Ätzverfahren benötigt. Durch diese Verfahren werden oft Nadellöcher in den Halbleitermaterialien erzeugt. Die Nadellöcher können Kurzschlüsse in oder Verschlechterungen von Teilen der Solarzellen oder der ganzen Solarzelle zur Folge haben. Die Fotolithografie ist außerdem nicht ohne weiteres in der kontinuierlichen Massenbearbeitung einsetzbar und führt zu einem

U _

erheblichen Anstieg der Herstellungskosten bei in Reihe geschalteten Solarzellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen in Reihe geschalteter Solarzellen oder in Reihe geschalteter Tandem-Übergangs-Solarzellen zu schaffen, das ohne die Vielzahl von Flüssig-Behandlungsschritten auszuführen ist_o Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, dai^eine durchsichtige Elektrode mit Hilfe eines Laserstrahls ausreichender Energie zum Bilden mehrerer transparenter Elektrodenstreifen auf einem transparenten Substrat angerissen, geritzt oder begrenzt wird; daß eine aus Halbleitermaterial bestehende Aktivzone auf dem Substrat und den durchsichtigen Elektrodenstreifen hergestellt wird; daß mit Hilfe eines Laserstrahls parallel und angrenzend an die durch den ersten Anriß bzw. Ritz abgeteilten Elektrodenstreifen durch die Aktivzonen hindurch aber nicht durch die durchsichtigen Elektrodenstreifen hindurchgehende Anriß- bzw. Ritzlinien zum Bilden von Aktivzonen-Streifen erzeugt werden; und daß die Streifen der Aktivzone mit Hilfe einer Rückenelektrode in Reihe geschaltet verbunden werden.

Durch die Erfindung wird demgemäß ein Verfahren zum Herstellen einer Reihenschaltungs-Sonnenbatterie mit einfachen oder Tandem-Übergangs-Solarzellen unter Verwendung des Laser-Trennens bzw₀ -Ritzens geschaffene Zu dem Verfahren gehört u.a. das Laser-Trennen einer auf ein transparentes Substrat niedergeschlagenen durchsichtigen leitenden Oxidschicht (TCO = transparent conductive oxide) in Streifen.

Auf das transparente Substrat und die Streifen aus durchsichtigem, leitendem Oxid wird dann Halbleitermaterial niedergeschlagen. Das transparente leitende Oxid bildet den zu durchstrahlenden Vorderkontakt des Bauelements. Dieses wird dann er-

neut mit Laserstrahlen behandelt, um das Halbleitermaterial, ohne das durchsichtige leitende Oxid zu beeinflussen, in Streifen zu zerlegen. Diese Streifen werden parallel zu den vorher durch Laser-Trennen erzeugten Streifen und daran angrenzend hergestellt. Anschließend wird ein Rückenkontakt auf die Streifen aus durchsichtigem leitenden Oxid und Halbleitermaterial aufgebracht. Schließlich wird das Material des Rückenkontakts parallel und angrenzend zu aber mit Abstand von den vorhergehenden beiden Laser-Trennungen so geritzt oder abgeteilt, daß eine Vorrichtung mit Reihenschaltung der Bauelemente entsteht. Individuelle Platten mit in Reihe geschalteten Solarzellen und Tandem-Übergangs-Solarzellen lassen sich so in Reihe schalten und verbinden, daß die gewünschten Werte von Spannung und Strom erhalten werden.

Das zum Herstellen der Sonnenbatterie verwendete Material, nämlich das Halbleitermaterial, das durchsichtige leitende Oxid und das Material der Rückenelektroden können so ausgewählt werden, daß entweder ein einziger Laser zum Ritzen der aufeinanderfolgenden Schichten mit von Schicht zu Schicht abnehmender Energie oder Laser unterschiedlicher Wellenlänge, die jeweils eine Schicht ohne Beeinflussung der anderen Schichten ritzen bzw. trennen können, anzuwenden sind. Statt dessen können auch sehr kurze Laserimpulse von etwa 10 bis 20 Nanosekunden Dauer und sehr schnellen Impulsfolgen von etwa 0,2 bis 5 MHz benutzt werden, um eine Schicht zu ritzen ohne die anderen Schichten nachteilig zu beeinflussen.

Anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen werden weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert: Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Tandem-Übergangs-Sonnenbatterie mit hydriertem, amorphem Silizium als Halbleitermaterial, die aus mehreren Tandem-Übergangs-Solarzellen besteht;

Fi % „	2a
bis	f
Fig».	3a
und	b

eine Reihe miteinander verbundener Solarzellen in
verschiedenen, aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen; und

ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mit Hilfe
der Verfahrensschritte nach Fig. 2a bis 2e herzustellenden Sonnenbatterie.

In Fig., 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer vollständigen Tandem-Übergangs-Sonnenzelle 10 im Querschnitt dargestellt. Die
Sonnenbatterie 10 besteht aus einer Folge von Tandem-Übergangs-'Solarzellen 20, 21 und 22, welche auf einem Substrat 32 in
Reihe geschaltet bzw, verbunden sind. Die Solarzellen können
beispielsweise unter Anwendung der Lehren aus der US-PS 40 64
521 oder der DE-OS 30 15 362 hergestellt werden» Das verwendete amorphe Silizium kann zusätzlich zum Wasserstoff und den Silanen auch Verunreinigungen bzw. Störstellen, wie Halogene, enthalten; es können aufgedampftes oder aufgesprühtes Silizium oder andere Halbleitermaterialien, wie CdS, CdSe, CdTe, Cu₂S u.a. verwendet werden«,

Jede Tandem-Übergangs-Solarzelle 20, 21 und 22 enthält einen
Streifen aus durchsichtigem ,__JLe it enden Oxid 34 (TCO) als Auftreff-Elektrode und zwei oder mehr Aktiv-Schichten 38 und 42 aus Halbleitermaterial, die durch einen Tunnel-Übergang 40 voneinander getrennt sind. Die Aktiv-Schichten enthalten Teilzonen 38a, 38b und 38c sowie 42a, 42b und 42c unterschiedlichen Leitungstypso Die Halbleiterschicht oder -schichten und die Tunnel-Übergänge werden insgesamt als Aktiv-Zone 43 bezeichnet. Die Aktiv-Zone 43 besitzt einen gleichrichtenden Übergang entweder innerhalb ihres Körpers, namentlich einen PN-Übergang, oder an einer Oberfläche, namentlich eine Schottky-Grenzschicht. Die Aktiv-Zone 43 kann - wie gesagt - als einfache Halbleiterschicht vorliegen oder aus mehreren Halbleiterschichten bestehen. Die Tan-

dem-Übergangs-Solarzellen werden mit Hilfe einer Rückenelektrode 44 und eines Reihenkontaktes 46 miteinander verbunden.

Das Laser-Trennen wird zum Herstellen des durchsichtigen leitenden Oxids 34 und der Halbleiterschichten 38 und 42 in Streifenform angewendet. Die Streifen aus dem durchsichtigen leitenden Oxid liegen parallel und angrenzend an die Streifen aus Halbleitermaterial. Die Laser-Trenntechnik ist auch dazu geeignet, Strukturen von Solar-Bauelementen herzustellen, in denen Streifen nur einer Aktivzone 38 aus Halbleitermaterial in Reihe geschaltet werden. Das Material der transparenten Auftreff-Elektrode, das Halbleitermaterial und das Material der Rückenelektrode sollen so ausgewählt werden, daß ein Laserstrahl einer einzigen Wellenlänge aber variierender Energie die Einzelelemente ritzen bzw. in der gewünschten Form trennen oder begrenzen kann, indem die Laser-Energie beginnend bei der zum Herstellen der Auftreff-Elektrode benutzten Energie (stufenweise) herabgesetzt wird. Statt dessen können die Materialien der verschiedenen Schichten oder Streifen auch so ausgewählt werden, daß ein Laserlicht einer ersten Frequenz zum Trennen bzw. Ritzen eines Materials, zum Beispiel amorphen Siliziums geeignet ist, aber ein anderes Material, zum Beispiel das durchsichtige leitende Oxid nicht angreift.

Nach der Beschreibung der fertig gestellten Sonnenbatterie 10 wird nunmehr das Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie anhand der Fig. 2a bis 2f erläutert, und zwar am Beispiel einer Sonnenbatterie mit hydriertem, amorphem Silizium.

Fig. 2a zeigt ein Substrat 32 aus Glas, Kunststoff oder ähnlichem. Fig. 2b zeigt das mit einem durchsichtigen, leitenden Oxid (TCO) 34 beschichtete Substrat 32. Die TCO-Schicht bildet das Material der Auftreff-Elektrode und kann beispielsweise aus Indium-Zinn-Oxid, Zinn-Oxid oder ähnlichem bestehen. Die TCO-Schicht 34 wird durch Aufdampfen, Aufsprühen oder andere bekannte

Verfahren niedergeschlagen» Statt dessen kann auch von einem im Handel erhältlichen und bereits mit einem durchsichtigen Elektroden-Material, wie Indium-Zinn-Oxid, beschichteten Glassubstrat 32 ausgegangen werden. Die durchsichtige leitende Oxid-Schicht 34 soll eine Dicke von etwa 6,5 Nanometern und einen Flächenwiderstand von weniger als etwa 150 Ohm pro Quadrat, vorzugsweise weniger als 100 Ohm pro Quadrat, besitzen.

In Fig_o 2c ist die auf dem Substrat 32 liegende TCO-Schicht 34 durch Laser-Trennen in Streifen aufgeteilt. Es kann dabei jeder zum Trennen bzw. Ritzen des TCO-Materials geeignete Laser verwendet werden. Beispielsweise wird ein gütegesteuerter, ungedämpft kontinuierlich erregter Neodym-YAG-Laser eingesetztj welcher bei einer Wellenlänge von 1,06 Mikrometern und einer durchschnittliehen Energie von etwa 4,5 Watt mit einer Impulsfolge von etwa 36 Kilohertz und einer Trenn-Geschwindigkeit von etwa 20 cm pro Sekunde arbeitet. Mit·"gütegesteuert" bzw,, "Q-switched" wird die zeitliche Steuerung der Güte des optischen Resonators zum Erzielen großer Laser-Puls-Leistungen bezeichnet.

Gemäß Fig» 2d wird die Aktiv-Zone 43 auf die Auftreff-Elektroden-Streifen niedergeschlagen. Das Substrat 32 einschließlich der TCO-Schicht 34 und der halbleitenden Aktiv-Zone 43 wird daraufhin wieder parallel oder angrenzend an die vorhergehenden Trennlinien gemäß Fig. 2e bis herunter zu der durchsichtigen Elektrode 34 dem Laser-Trennen unterworfen. Beispielsweise ist ein ungedämpft arbeitender Neodym-YAG-Laser einer Wellenlänge von 1,06 Mikrometern und einer Impulsfolge von 36 Kilohertz sowie einer Trenn-Geschwindigkeit von 20 cm pro Sekunde bei Einstellung auf eine Energie von 1,7 Watt zum Begrenzen bzw. Ritzen hydrierten amorphen Siliziums und einer Metallkeramik geeignet. Die Kennwerte des Lasers sollen dabei so eingestellt werden, daß die hydrierte amorphe Silizium-Schicht und die Metallkeramik-Schicht bis zu den TCO-Streifen 34 durchtrennt, die TCO-Streifen

aber nicht störend verletzt werden.

Gemäß Fig. 2f wird ein Material zum Bilden der Rückenelektrode, z.B. Titan, Aluminium, Indium oder ähnliches, schräg bzw. unter einem Winkel von etwa 30 bis 45° mit Bezug auf die Normale des Substrats 32 auf die Streifen der Solarzelle so aufgedampft, daß Streifen 46 aus dem aufgedampften Material entstehen, die die Einzel-Zellen in Reihe geschaltet verbinden. Schließlich werden Anschlüsse 50 und 52 auf bekannte Weise an der entstandenen Sonnenbatterie angebracht.

Statt dessen kann das Material der Rücken-Elektrode auch aufgedampft, aufgesprüht oder auf andere Weise überall auf der Rückseite der Streifen aus Halbleitermaterial entsprechend den Angaben nach Fig. 3a niedergeschlagen und daraufhin parallel zu der durch den Laser eingebrachten Nut von Fig. 2e laser-getrennt werden. Wie Fig. 3b zeigt, befindet sich die so hergestellte Nut parallel zur Nut gemäß Fig. 2e. Ein kontinuierlich erregter Neodym-YAG-Laser mit einer ähnlichen Impulsfolge und Schneidgeschwindigkeit wie vorher aber mit einer Energie von etwa 1,3 Watt kann zum Trennen des elektrischen Rückenkontaktes und zum Bilden der Nut in dem Kontakt verwendet werden. Die Kennwerte dieses Lasers sind so auszuwählen, daß die Halbleiter- und TCO-Schichten im wesentlichen unbeeinflußt bleiben. Diese Herstellungstechnik ist auf Halbleitermaterialien anzuwenden, deren seitlicher Schicht- bzw. Flächenwiderstand ausreichend hoch ist und

10
zum Beispiel mehr als 10 0hm pro Quadrat beträgt, so daß der zwei Wände aneinander grenzender Halbleiterstreifen kontaktierende elektrische Rückenkontakt die betreffenden Zellen, zum Beispiel aus amorphem Silizium, Metallkeramik und dergleichen, nicht kurzschließt. Wenn halbleitende und andere Materialien zum Herstellen der Aktivzone benutzt werden, welche einen niedrigen seitlichen Flächenwiderstand besitzen, muß die Kante der Aktiv-

zone mit jeweils passendem Isoliermaterial abgeschirmt werden, bevor die Streifen in Serie geschaltet werden.

Im folgenden werden Versuchsbeispiele angegeben: Beispiel I

Bin 7?6 cm χ 7,6 cm großes, mit Indium-Zinn-Oxid beschichtetes Glas=Substrat einer Dicke von etwa 250 Nanometern und einem Flächenv/iderstand von etwa 10 Ohm pro Quadrat der Firma Triplex Glass Company, Ltd», Kings Norton, Burmingham, England, wurde mit einem kontinuierlich erregten gütegesteuerten Neodym-YAG-Laser einer Energie von 4,5 Watt mit einer Impulsfolge von 36 KilohertZj einer Ritzgeschwindigkeit von 20 cm pro Sekunde und einer Linsenbrennweite von etwa 27 mm laser-getrennt. Durch das Laser-Trennen wurde eine Nut einer Breite von etwa 0,002 cm zwischen Streifen aus Indium-Zinn-Oxid von etwa 0,5 cm Breite gebildet. Das darunterliegende Glas schmolz leicht punktweise bis zu einer Tiefe von wenigen Zig Nanometern. Nach dem Laser-Trennen wurde die Leitfähigkeit des abgetrennten Bereichs gemessen. Der Bereich war schwach leitfähig. Der schwach leitfähige Bereich wurde durch Eintauchen für etwa 45 Sekunden in eine aus einem Teil konzentrierter Salzsäure und 2 Teilen Wasser bestehende Lösung abgetragen.

Anschließend wurde die halbleitende Aktivzone nach Verfahren gemäß US-PS 41 67 051 auf das Substrat und die Streifen aus Indium-Zinn-Oxid niedergeschlagen. Die halbleitende Aktivzone bestand dabei aus einer etwa 15 Nanometer dicken, etwa 12 VoI, % Platin enthaltenden PtSiO2-Metallkeramik, einer P⁺-dotierten Schicht aus hydriertem amorphen Silizium von etwa 36 Nanometern Dicke, einer undotierten Schicht aus hydriertem amorphem Silizium von etwa 590 Nanometern Dicke und einer Abschlußschicht aus N -dotiertem hydriertem, amorphem Silizium von 36 Nanometern

Dicke ο Das amorphe Silizium wurde durch Glimmentladung in einer Silizium, Wasserstoff und geeignete Leitfähigkeitsmodifizierer enthaltenden Atmosphäre niedergeschlagen. Die Metallkeramik wurde durch gleichzeitiges Aufsprühen von Pt und SiO₂ gebildet.

Die halbleitende Aktivzone wurde mit Hilfe des vorher angegebenen Lasers nur so geritzt, daß in ihr parallel und mit Abstand von den ersten Laser-Trennspuren verlaufende Nuten entstanden« Der Laser wurde dabei mit einer Energie von 1,7 Watt und einer Brennweite von 48 Millimetern mit ähnlicher Impulsfolge und Schreibgeschwindigkeit wie vorher betrieben. Die Breite der hierbei erzeugten Nut betrug etwa 0,003 cm. Es wurde bis herunter zur Indium-Zinn-Oxid-Schicht aber nicht durch diese hindurch laser-getrennt.

Anschließend wurden die Streifen und die Aktivzone sowie das durchsichtige Substrat mit Titan zum Bilden der Rückenelektrode bis zu einer Dicke von etwa 100 Nanometera beschichtet. Die Zelle wurde dann ein drittes Mal dem Laser-Trennverfahren unterworfen und dabei im elektrischen Rückenkontakt eine Nut parallel und angrenzend an vorher gezogene Trennlinien gebildet. Der Laser wurde dazu mit einer Energie von etwa 1,3 Watt, einer Brennweite von etwa 75 Millimetern und den vorher genannten Impulsfolgen sowie Ritzgeschwindigkeiten betrieben. Mit Hilfe von Silberepoxid-Bindemittel wurden Kupferleitungen an die Enden der Elektroden angebracht. Abschließend wurden elektrische Kurzschlüsse und Nebenschlüsse (Shunts) durch Beaufschlagen jeder Zelle mit einer Sperrspannung von 5 Volt beseitigt.

Die so hergestellte Zelle bzw. Batterie wurde mit Licht entsprechend Sonnenlicht der Intensität AM1 erprobt (AM1 entspricht einem Spektrum, das an einem klaren blauen Tag mit im Zenit stehender Sonne erhalten wird). Eine erfindungsgemäß hergestellte aus zwölf einzelnen Solarzellen-Streifen bestehende Sonnenbatte-

maximaler Leistungsausgang/V χ J von etwa 0,51 und einem

OO 30

- 13 rie besaß eine Leerlaufspannung V_ von 9,3 Volt - etwa

OC

0,775 Volt pro Zelle - einen Kur ζ Schluß strom «T von etwa

SO

5,3 Milliampere pro QuadratZentimeter, einen Füllfaktor FF = maximaler Leistungsausgang/^
Wirkungsgrad von etwa 2,1 %_c

Beispiel II

Es wurde eine reihengeschaltete Sonnenbatterie im wesentlichen wie in Beispiel I hergestellt, jedoch wurde als Metall des Rückenkontakts Indium verwendet, und dieses wurde zugleich mit dem Indium-Zinn-Oxid auf die Aktiv-Zone des halbleitenden Bauelements aufgedampft. Anschließend wurden in dem Indium durch Laser-Trennen mit einer Laser-Energie von 1,3 Watt parallel und angrenzend an die in das hydrierte, amorphe Silizium eingebrachten Nuten verlaufende Nuten erzeugt. Nach Anbringen von Elektroden und Entfernen elektrischer Kurzschlüsse lieferte die aus zehn individuellen, in Reihe geschalteten Streifenzellen bestehende Sonnenbatterie eine Leerlaufspannung von 7,9 Volt, einen Kurzschlußstrom von 4,6 Milliampere pro Quadratzentimeter, einen Füllfaktor von 0,51 und einen Wirkungsgrad von 1,9 ⁰A, wenn die Batterie dem Testlicht der Intensität von etwa AM1 ausgesetzt wurde.

Beispiel III

Ein mit Indium-Zinn-Oxid eines Flächenwiderstands von etwa Ohm pro Quadrat beschichtetes Glas-Substrat von 7,6 cm χ 7,6 cm Größe wurde einer Laser-Trennung entsprechend dem Verfahren nach Beispiel I unterworfen.

Daraufhin wurde eine Tandem-Übergangs-Struktur aus einer Platin-Metallkeramik, einer amorphen Silizium-Schicht, einem Tunnel-Übergang und einer zweiten amorphen Silizium-Schicht auf dem Substrat und den Streifen aus Indium-Zinn-Oxid niedergeschlagen«

Die Metallkeramik war 7,5 Nanometer dick. Die erste, eine P-leitende Zone enthaltende etwa 30 Nanometer dicke, amorphe Siliziumschicht, eine eigenleitende Zone von etwa 76 Nanometern Dicke und eine N-leitende Zone von etwa 38 Nanometern Dicke wurden auf die Platin-Metallkeramik aufgebracht. Ein Tunnelübergang einer Platin-Metallkeramik von etwa 7,5 Nanometern Dicke wurde auf die amorphe Siliziumschicht niedergeschlagen. Die zweite Schicht aus amorphem Silizium mit einer P-leitenden Zone, eine eigenleitende Zone und eine N-leitende Zone mit der Reihe nach Dicken von 30 Nanometern, 408 Nanometern bzw. 45 Nanometern wurden auf den Tunnel-Übergang niedergeschlagen. Die amorphen Siliziumschichten wurden durch Glimmentladung und die Platin-Metallkeramiken durch gleichzeitiges Aufsprühen von Platin und SiO₂ gebildet. Diese Schichten wurden durch Laser-Trennen so geteilt, daß eine parallel und angrenzend an die vorher gemäß Beispiel I verlaufende Laser-Trennlinie entstand. Dabei wurde eine Laser-Energie von 1,7 Watt verwendet. Die durch Laser-Trennen erzeugten Nuten lagen angrenzend und parallel zu den Nuten in der Indium-Zinn-Oxid-Schicht etwa entsprechend Fig. 2e. Anschließend wurde eine 100 Nanometer dicke Schicht aus Zinn unter einem Winkel von etwa 30° mit Bezug auf die Normale des Substrats gemäß Fig. 2f aufgedampft» Mit Hilfe von Silberepoxid wurden Kupferleitungen an der Elektrode befestigt. Kurzschlüsse wurden durch Beaufschlagen mit einer Sperr-Vorspannung entfernt.

Die so hergestellte Sonnenbatterie bestand aus zehn horizontal in Serie geschalteten Tandem-Zellen von jeweils zwei vertikal übereinanderliegenden Einzelelementen, so daß die Batterie insgesamt 20 Zellen enthielt. Dieses Bauelement lieferte bei Bestrahlen mit einer etwa AM1 entsprechenden Lichtintensität eine Leerlaufspannung von etwa 11,8 Volt.

Leerseite

Claims

Drv-lng. Rei'mar König Dipi.-lng. Kiaus Bergen

Cecilienallee 76 4 Düsseldorf 3O Telefon 452ODB Patentanwälte

27. Mai 1931 34 038 B

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

"Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie" Patentansprüche:

Verfahren zum Herstellen einer Sonnenbatterie (10), dadurch gekennzeichnet, daß eine durchsichtige Elektrode (34) mit Hilfe eines Laserstrahls ausreichender Energie zum Bilden mehrerer transparenter Elektroden-Streifen auf einem transparenten Substrat (32) angerissen, geritzt oder begrenzt wird; daß eine aus Halbleitermaterial bestehende Aktivzone (43) auf dem Substrat (32) und den durchsichtigen Elektroden-Streifen (34) hergestellt wird;

daß mit Hilfe eines Laserstrahls parallel und angrenzend an die durch den ersten Anriß bzw. Ritz abgeteilten Elektroden-Streifen (34) durch die Aktivzonen (43) hindurch aber nicht durch die durchsichtigen Elektroden-Streifen (34) hindurchgehende Anriß- bzw. Ritzlinien zum Bilden von Aktivzonen-Streifen erzeugt werden; und daß die Streifen der Aktivzone (ß) mit Hilfe einer Rückenelektrode (44) in Reihe geschaltet verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtige Elektrode (34), die Aktivzone (43) und die Rückenelektrode (44) so ausgewählt werden, daß die zum Ritzen der durchsichtigen Elektroden-Streifen (34) erforderliche Energie des Laserstrahls größer ist als die Energie zum Ritzen der Aktivzone (43) und die Laserenergie zum Ritzen der Aktivzone (43) größer ist als die Energie zum Ritzen der Rückenelektrode (44).
3β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivzone (43) aus einem Halbleitermaterial, Z₀B. aus hydriertem, amorphem Silizium, aufgedampftem Silicium, aufgesprühtem Silizium, CdS, CdSe, CdTe oder Cu£S, gebildet wird .
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivzone (43) aus mehreren halbleitenden Schichten (38, 42) gebildet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Licht einer Wellenlänge von etwa 1,06 Mikrometern emittierender, kontinuierlich erregter Neodym-Laser verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein gütegesteuerter Laser mit einer Impulsfolgefrequenz von etwa 36 Kilohertz verwendet wird«
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzen des durchsichtigen Elektrodenmaterials (34) mit einer Laserenergie von etwa 4,5 Watt und das Ritzen der Aktivzone (43) mit einer Laserenergie von etwa 1,7 Watt ausgeführt wird=
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aktivzone (43) eine Folge von hydrierten, amorphen Silizium-Schichten (38, 42) verwendet wird, in der paarweise aneinander grenzende Schichten durch einen Tunnel-Übergang (40) voneinander getrennt sind.
9ο Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tunnel-Übergang (40) als Metallkeramik-Übergang ausgebildet wird.
1Oo Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücken-Elektrode (44) durch Schrägaufdampfen hergestellt wird.
ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücken-Elektrode (44) über den Streifen der Aktivzone (43) und der durchsichtigen Elektrode (34) hergestellt und parallel und angrenzend an die Ritzlinien der Streifen der Aktivzone (43) einer Laser-Ritzbehandlung unterzogen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 _s dadurch gekennzeichnet, daß das Laser-Ritzen der Rücken-Elektrode (44) mit einer niedrigeren Laser-Energie erfolgt, als sie zum Ritzen der Aktivzone (43) erforderlich ist, und daß die Aktivzone (43) mit einer niedrigeren Laser-Energie geritzt wird als die durchsichtige Elektrode (34)_O