DE3023165A1 - Solarzelle aus amorphem silizium - Google Patents
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Description
-
- Solarzelle aus amorphem Silizium
- Die Erfindung betrifft eine Solarzelle aus amorphem Silizium, bei der eine amorphe Silizium-Dünnschicht auf einem reflektierenden Substrat vorgesehen ist.
- Photovoltaische Solarzellen sollen bekanntlich möglichst viel Licht in der wirksamen Halbleiterschicht absorbieren, also eine geringe Reflexion nach außen besitzen, um so einen hohen Wirkungsgrad aufzuweisen. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird daher die der Lichtelnfallseite gegenüberliegende Rückseitenelektrode zumeist spiegelnd ausgeführt, damit das einfallende Licht die Halbleiterschicht wenigstens zweimal durchlaufen kann. Bei einer optimalen Schichtenfolge und einer zweckmäßigen Oberflächengeometrie wird so praktisch das gesamte einfallende Licht durch Absorption in der Halbleiterschicht mit einem pn-Übergang oder einem Schottky-Ubergang aufgenommen.
- Diese Lösung arbeitet zwar befriedigend, sie ist jedoch für amorphes Silizium infolge ihres hohen Aufwandes wenig zweckmäßig.
- Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, wurde daher bereits daran gedacht, die Oberfläche so zu gestalten, daß die wirksame Oberfläche durch Aufrauhung vergrößert ist.
- Diese rauhere Oberfläche streut dann das Licht in Vorwärtsrichtung in die Halbleiterschicht derart, daß das Licht mehrfach die wirksame Halbleiterschicht durchsetzen kann. Auf diese Weise wird beispielsweise bei sogenannten schwarzen Silizium-Einkristallzellen vorgegangen, die durch spezielles Ätzen der Siliziumscheibe hergestellt sind. Das gleiche gilt auch für das sogenannte Lichtbogenspritzen der Schichten durch das sich ebenfalls gezielt rauhe Oberflächen herstellen lassen (vergleiche US-PS 4 166 880).
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine aus amorphem Silizium bestehende Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad anzugeben, die einen möglichst großen Teil des einfallenden Lichtes in elektrische Energie umsetzt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Substrat eine mattglänzende Aluminiumschicht ist.
- Die Erfindung schafft für Solarzellen aus amorphem Silizium ein passendes Substrat, das auf einfache Weise herstellbar ist. Hierzu wird eine mattglänzende Aluminiumschicht vorgesehen, die auf ebenen Unterlagen durch Sputtern oder Aufdampfen vorzugsweise bei höheren Abscheidetemperaturen in der Größenordnung von einigen 100 0C mit im /um-Bereich einstellbarer Oberflächenkörnung am Band reproduzierbar herstellbar ist. Die Aluminiumschicht kann auch durch höhere Abscheidetemperaturen und eine größere Schichtdicke so aufgerauht werden, daß sehr wenig Licht austritt. Aluminium reflektiert dann aber immer noch in mikroskopischen Bereichen das Licht sehr gut, so daß eine optimale Ausnutzung der einfallenden Strahlung gewährleistet ist.
- Für die Herstellung mattglänzender Aluminiumschichten kann beim Sputtern eine HF-Diode verwendet werden. Dabei wird die Unterlage, auf die die Aluminiumschicht aufgebracht wird, in einem Raum mit einem Druck von 1 N/m2 in einer Argon-Atmosphäre auf 150 0C erwärmt. Die von der HF-Diode aufgenommene Leistung beträgt etwa 800 W. Das Sputtern wird dabei während 5 Minuten durchgeführt.
- Bei einer Ringentladung liegt in einem Raum von 250 0C und und einem Druck von 0,1 NIm in einer Argon-Atmosphäre an der Diode ein Strom von 2 A und eine Spannung von 600 V während etwa 10 Minuten. Die mittlere Schichtdicke der so erzeugten Aluminiumschichten beträgt etwa 5 /um bei einem Rauhigkeitsgrad der Oberfläche von etwa 0,5 /um.
- Als Unterlagen für das Aufsputtern der Aluminiumschicht eignen sich isolierende oder metallische Hartsubstrate, wie beispielsweise Glas, Keramik oder Aluminium-, Stahl-oder andere Bleche, die gegebenenfalls auch mit Isolierschichten überzogen sein können. Weiterhin sind flexible bandförmige Substrate in der Form von Metall- oder Kunststoffolien anwendbar.
- Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle an Hand der einzigen Fig. der Zeichnung erläutert: Auf einer Unterlage 1 aus beispielsweise einer Polyimidfolie befindet sich eine durch Sputtern aufgetragene mattglänzende Aluminiumschicht 2, die eine Schichtdicke von etwa 0,5 /um aufweist. Auf dieser mattglänzenden Aluminiumschicht 2 kann gegebenenfalls über eine Chromschicht (nicht gezeigt) eine aus amorphem Silizium bestehende Schicht 3 vorgesehen sein, die pn-Übergänge 4 oder aus Platin bestehende Schottky-Zellen aufweist.
- Weiterhin ist ein Kontaktgitter 5 aus Nickel vorgesehen, das zusammen mit der Aluminiumschicht 2 zur Kontaktgabe der Siliziumschicht 3 dient.
- 1 Figur 9 Patentansprüche Leerseite
Claims (9)
- Patentansprüche Solarzelle aus amorphem Silizium, bei der eine amorphe Silizium-Dünnschicht auf einem reflektierenden Substrat vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Substrat (2) eine mattglänzende Aluminiumschicht ist.
- 2. Solarzelle nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Oberfläche der Aluminiumschicht aufgerauht ist.
- 3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Aluminiumschicht auf einer Unterlage (1) angeordnet ist.
- 4. Solarzelle nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Unterlage (1) aus einem isolierenden oder metallischen Material besteht.
- 5. Solarzelle nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Unterlage (1) aus Glas oder Keramik oder Aluminium oder Stahl besteht.
- 6. Solarzelle nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß eine aus Aluminium oder Stahl bestehende Unterlage (1) mit einer Isolierschicht überzogen ist.
- 7. Solarzelle nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Unterlage (1) aus einer Metallfolie oder einer Kunststoffolie besteht.
- 8. Solarzelle nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die mittlere Schicht- dicke der Aluminiumschicht (2) etwa 0,5 /um und der Rauhigkeitsgrad von deren Oberfläche etwa 0,5 /um beträgt.
- 9. Verfahren zum Herstellen der Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Aluminiumschicht (2) durch Sputtern bei etwa 150 0C in einer Argonatmosphäre auf die Unterlage aufgebracht wird.
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |