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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein photovoltaisches Dünnfilm-Bauteil aus einem amorphen
Halbleiter mit einem pin-Übergang.
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2. Beschreibung der einschlägigen Technik
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Im
Verlauf der Entwicklung von Dünnschicht-Solarzellen
mit pin-Übergängen erfolgten
verschiedene Versuche im Hinblick auf dotierte Schichten auf einer
Lichtempfangsseite, da diese Schichten wichtige Faktoren zum Verbessern
des Wandlungswirkungsgrads (η)
bilden.
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Insbesondere
erfolgte eine Anzahl von Untersuchungen zu einer p-Schicht, die
eine der dotierten Schichten auf der Lichtempfangsseite ist und
als Fensterschicht aus hydriertem, amorphem Silicium fungiert. Da
die p-Schicht keine photoelektrische Wandlungsschicht ist, muss
sie über
die Eigenschaft verfügen,
nur eine kleine Lichtmenge zu absorbieren. Gleichzeitig muss die
p-Schicht auch über
hohe elektrische Leitfähigkeit
und gute Eigenschaften der i/p-Grenzfläche verfügen. Es läuft eine Anzahl von Untersuchungen,
um eine p-Schicht zu erhalten, die diesen widersprechenden Eigenschaften
genügen
kann.
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Z.B.
offenbaren die Veröffentlichungen
JP 03-040515B und JP 03-063229B zu geprüften japanischen Patenten die
Verwendung eines mit Boratomen dotierten a-SiC:H(hydriertes, amorphes
Siliciumcarbid)-Films als p-Schicht. Gemäß diesen Veröffentlichungen
wird die p-Schicht durch Zersetzen von B2H6-Gas gemeinsam mit einem Gasgemisch von
Silan oder einem Silanderivat (z.B. SiH4),
einem Kohlenwasserstoff (z.B. CH4), einem
Inertgas (z.B. Ar, He) und dergleichen durch Glimmentladung hergestellt.
Zu anderen allgemein bekannten Verfahren zum Herstellen der p-Schicht
gehört
plasma-unterstützte
che mische Dampfabscheidung (Plasma-CVD).
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Wenn
jedoch B2H6-Gas
mit Gasquellen gemischt wird, ziehen Boratome Wasserstoffatome ab,
die Bindungen von Siliciumatomen usw. in der amorphen Schicht abschließen. Dies
führt zu
einer großen
Anzahl freier Bindungen, die als ungepaarte Bindungen bezeichnet
werden. Aus diesem Grund kann, wenn ein durch das oben angegebene
Verfahren hergestellter, mit Bor dotierter amorpher Film als p-Fensterschicht
für eine
Solarzelle verwendet wird, die Lichtabsorption in dieser p-Schicht
erhöht
sein.
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Um
einen Anstieg der Lichtabsorption zu unterdrücken, werden Kohlenstoffatome
mit bis zu einigen zehn Prozent in die Schicht eingeführt. Jedoch
kann eine Erhöhung
der Anzahl von Kohlenstoffatomen zu einer Beeinträchtigung
der Qualität
der Schicht führen.
Im Ergebnis nimmt die elektrische Leitfähigkeit ab, und der Innenwiderstand
des gesamten Bauteils nimmt zu. Es existiert ein technisches Problem
in solcher Weise, dass es zu einem nicht vernachlässigbaren
Anstieg der Lichtabsorption kommt, weswegen kein ausreichender photoelektrischer
Strom gewährleistet
ist, wenn für
eine gewünschte
Leitfähigkeit
gesorgt wird, die nicht zu einem Anstieg des Reihenwiderstands hinsichtlich
der Zelleneigenschaften führt.
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Durch
Plasma-CVD vergrößern Boratome
im Plasma ungepaarte Bindungen auch an der Oberfläche des
Films, was zu einer großen
Anzahl von Rekombinationsniveaus an einer pi-Grenzfläche führt. Im
Ergebnis wird der Wandlungswirkungsgrad nachteilig beeinflusst.
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Wenn
z.B. ein mit Bor dotierter SiC-Film als p-Schicht verwendet wird,
zeigt er schlechte Verbindung mit der photoelektrischen Wandlungsschicht
und wird zu einem Rekombinationszentrum erzeugter Photoladungsträger. Daher
können
keine ausreichende Leerlaufspannung (Voc) und zufriedenstellender
Füllfaktor (FF)
gewährleistet
werden.
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Um
diese Nachteile zu meistern, ist es allgemein bekannt, einen amorphen
Film, in dem sich die Menge von Kohlenstoffatomen allmählich ändert, oder
einen eigenleitenden SiC:H-Film als Pufferschicht an der pi-Grenzfläche anzubringen,
um nachteilige Effekte auf Solarzelleneigenschaften zu verringern.
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Jedoch
zeigen derartige Pufferschichten eine schlechte elektrische Leitfähigkeit,
und sie können
zu einem Anstieg des Innenwiderstands des Bauteils führen. Schließlich ist
es unmöglich,
eine Verringerung des FF zu vermeiden.
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US 5 419 783 beschreibt
einen Prozess, bei dem eine a-SiC-Pufferschicht, die an der pi-Grenzfläche positioniert
ist, einer Plasmabehandlung mit hydriertem Gas unterzogen wird,
um den FF zu verbessern.
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Andererseits
ist in der Veröffentlichung
JP 07-022638A zu einem ungeprüften
japanischen Patent hinsichtlich der Herstellung der p-Schicht ein
Verfahren zum Herstellen einer p-Schicht aus hydriertem, amorphem
Silicium durch Herstellen einer Schicht aus hydriertem, amorphem
Bor (a-B:H) mit anschließendem
Abscheiden einer Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium auf dieser,
vorgeschlagen, und in Appl. Phys. 36 (1997) 467 ist ein Verfahren
zum Herstellen einer p-Schicht durch Herstellen einer hydrierten,
amorphen Borschicht mit anschließendem Herstellen einer amorphen
Kohlenstoffschicht (a-C)
darauf vorgeschlagen.
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Jedoch
ist es immer noch schwierig, die Lichtabsorption in der Schicht
aus hydriertem, amorphem Bor ausreichend zu verringern.
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In üblichen
Fällen
wird als Substrat zum Herstellen photovoltaischer Bauteile ein Glassubstrat
verwendet, das einen elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilm,
z.B. aus SnO2 oder ZnO, mit Erhebungen und
Vertiefungen trägt.
Wenn auf einem derartigen elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilm
ein pin-Übergang
hergestellt wird, nimmt der Widerstand an der Grenzfläche zwischen
ihm und den Schichten aus hydriertem, amorphem Bor, wie durch die
Veröffentlichung
JP 07-022638A zu einem ungeprüften
japanischen Patent und Appl. Phys. 36 (1997) 467 vorgeschlagen,
zu. Daher ist es immer noch schwierig, gute Zelleneigenschaften
zu erzielen.
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Es
sind auch sogenannte photovoltaische Bauteile vom sogenannten Tandemtyp
allgemein bekannt. Photovoltaische Bauteile vom Tandemtyp sind so
aufgebaut, dass sie über
mehrere geschichte pin-Übergänge verfügen, um
Spektren des Sonnenlichts effizient zu nutzen, um die photoelektrische
Wandlungsrate zu verbessern. Bei derartigen photovoltaischen Bauteilen
kann durch wahlfreies Einstellen optischer Bandlücken in photoelektrischen Wandlungsschichten
von pin-Übergängen der
an jedem pin-Übergang
erzeugte Photostrom effizient genutzt werden. Anders gesagt, ist
bei einem photovoltaischen Bauteil vom Tandemtyp, bei dem es sich
um ein Bauteil mit zwei oder drei oder mehr derartiger miteinander
verbundener pin-Übergänge handelt, eine benachbart
zu einer n-Schicht liegende Zwischenschicht-p-Schicht im Allgemeinen
aus Laminat aus einer Kontaktschicht aus einem stark dotierten a-Si:H-Film zum Erzielen
von Ohmschem Kontakt mit der darunterliegenden, benachbarten n-Schicht,
und einem Film aus einer Siliciumlegierung mit großer Bandlücke, z.B.
einem a-SiC:H-Film, einem a-SiO:H-Film usw. hergestellt.
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Jedoch
existieren in unvermeidlicher Weise zwischen p-Schichten und benachbarten
n-Schichten in Zwischenschichten Grenzflächen. Demgemäß muss derzeit
die Qualität
von Filmen geopfert werden, um einen guten Ohmschen Kontakt zu erzielen,
und an den Grenzflächen
müssen
Rekombinationsschichten mit einer Dicke von ungefähr 3 nm
mit großer
Lichtabsorption eingefügt
werden. Darüber
hinaus besteht ein Problem dahingehend, dass der FF des photovoltaischen
Bauteils abnimmt, da die Lichtabsorption durch die Kontaktschicht,
die keine aktive Schicht ist, zu einem großen Verlust führt, und
da der Reihenwiderstand des Films aus einer Siliciumlegierung mit
großer
Bandlücke
aus a-SiC:H, a-SiO:H oder dergleichen zu groß wird, als dass er vernachlässigt werden
könnte.
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Demgemäß wurde
durch keines der oben beschriebenen herkömmlichen Verfahren eine Technik
erzielt, die den widersprechenden Eigenschaften genügt, wie
sie für
die p-Schicht und ein photovoltaisches Bauteil vom Tandemtyp mit
mehreren laminierten pin-Übergängen erforderlich
sind. Die widersprechenden Eigenschaften sind geringe Lichtabsorption,
hohe elektrische Leitfähigkeit
und gute Grenzflächeneigenschaften
sowohl des elektrisch leitenden, transparenten Oxidfilms der n-Schicht
aus hydriertem, amorphem Silicium (oder einer mikrokristallinen
Siliciumschicht) und der photoelektrischen Wandlungsschicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung
ist ein Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils
mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht
geschaffen, wie es im Anspruch 1 beansprucht ist.
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Um
die Erfindung einfacher verständlich
zu machen, wird sie nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine grafische Darstellung der Lichtabsorption von p-Schichten zur
Verwendung in einem photovoltaischen Bauteil;
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2 ist
eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines beispielhaften
photovoltaischen Bauteils;
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3 ist
eine grafische Darstellung einer I–V-Charakteristik des in der 2 dargestellten
photovoltaischen Bauteils;
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4 ist
eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines photovoltaischen
Bauteils mit einer herkömmlichen
p-Schichtstruktur zum Vergleich;
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5 ist
eine grafische Darstellung der Lichtabsorption von p-Schichten zur
Verwendung in einem anderen photovoltaischen Bauteil;
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6 ist
eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines anderen beispielhaften
photovoltaisches Bauteils;
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7 ist
eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristik des in der 6 dargestellten
photovoltaischen Bauteils;
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8 ist
eine schematische Schnittansicht des Hauptteils noch eines anderen
beispielhaften photovoltaischen Bauteils;
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9 ist
eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristik des in der 8 dargestellten
photovoltaischen Bauteils.
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10 ist
eine schematische Schnittansicht des Hauptteils eines beispielhaften
photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp;
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11 ist
eine grafische Darstellung der Charakteristik der spektralen Empfindlichkeit
beispielhafter photovoltaischer Bauteile und eines herkömmlichen
photovoltaischen Bauteils.
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12 ist
eine grafische Darstellung der I–V-Charakteristiken beispielhafter
photovoltaischer Bauteile und eines herkömmlichen photovoltaischen Bauteils.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer amorphen Halbleiter-Dünnschicht
beinhaltet die Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht;
einer p-Schicht mit ei ner ersten p-Schicht und einer zweiten p-Schicht
darüber,
wobei die erste p-Schicht eine Dicke von 5 nm oder weniger aufweist
und sie gleichmäßig mit
einem p-Fremdstoff dotiert ist, und die zweite p-Schicht durch Zersetzen
eines Gases hergestellt wird, das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff
enthält, mit
einem Eindiffundieren eines p-Fremdstoffs aus der ersten p-Schicht in die zweite
p-Schicht gleichzeitig mit der Herstellung der zweiten p-Schicht,
oder anschließend
daran, und mit einem anschließenden
Herstellen einer i-Schicht; einer n-Schicht und einer hinteren Elektrodenschicht,
wobei die zweite p-Schicht einer wiederholten Plasmabehandlung unter
Verwendung von Wasserstoffgas unterzogen wird. Diese Elektrodenschichten und
der pin-Übergang
werden vorzugsweise auf einem Substrat hergestellt.
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Für das für das photovoltaische
Bauteil verwendbare Substrat besteht keine spezielle Einschränkung auf
irgendwelche Substrate, insoweit sie in der Technik allgemein verwendet
werden. Zugehörige
Beispiele sind Substrate aus verschiedenen Materialien, einschließlich Substraten
aus Metallen wie rostfreiem Stahl, Aluminium, Kupfer und Zink; Substrate
aus Glas; Substrate aus Harzen wie Polyimid, Polyethylenpolyterephthalat
(PET), Polyethersulfon (PES) und Teflon; Substrate aus mit Harzen
beschichteten Metallen; und Substrate aus Harzen mit darauf hergestellten
Metallschichten, unter denen transparente Substrate bevorzugt sind. Das
Substrat kann in Verbindung mit einem isolierenden Film, einem elektrisch
leitenden Film oder einer Leiterbahnschicht (z.B. aus einem Metall
oder einem Halbleiter), einer Pufferschicht oder einer Kombination
hiervon, abhängig
davon, wie das Trägersubstrat
verwendet wird, hergestellt werden. Für die Dicke des Substrats besteht
keine spezielle Einschränkung,
jedoch kann sie ungefähr
0,1 bis 30 mm betragen, so dass das Substrat über geeignete Stärke und
ein geeignetes Gewicht verfügt.
Das Substrat kann an seiner Oberfläche über Erhebungen und Vertiefungen
verfügen.
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Die
transparente Elektrodenschicht zur Verwendung bei diesem photovoltaischen
Bauteil kann aus einem elektrisch leitenden Oxid wie ZnO, ITO oder
SnO2 bestehen. Diese Materialien für die Elektrode
können als
einzelne Schicht oder Laminatschicht hergestellt werden. Die Dicke
der transparenten Elektrodenschicht kann geeignet ausgewählt werden,
z.B. als ungefähr
200 bis 2000 nm. An der Oberfläche
der transparenten Elektrodenschicht können Erhebungen und Vertiefungen
ausgebildet sein. Die Erhebungen und Vertiefungen können über eine
Niveaudifferenz von ungefähr
0,1 bis 1,2 μm
verfügen,
d.h. ungefähr
die Wellenlänge
von Licht im sichtbaren Bereich, sowie eine Schrittweite von ungefähr 0,1 bis
10 μm.
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Die
p-Schicht besteht aus einer ersten p-Schicht mit einer Dicke von
5 nm oder weniger und mit gleichmäßiger Dotierung mit dem p-Fremdstoff
(z.B. Bor) sowie einer zweiten p-Schicht, die durch Zersetzen des Gases
hergestellt wird, das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff enthält. Durch
diese Konstruktion kann die p-Schicht gute Grenzflächeneigenschaften
zur darunter ausgebildeten leitenden, transparenten Schicht aufrechterhalten,
und gleichzeitig kann eine Beeinträchtigung der Qualität der p-Schicht
verhindert werden, zu der es andernfalls durch den Wasserstoffentzieheffekt
des p-Fremdstoffs kommen könnte.
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Bei
der oben beschriebenen p-Schicht bestehen sowohl die erste als auch
die zweite p-Schicht aus amorphem Silicium (a-Si).
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Eine
Dicke der ersten p-Schicht von 5 nm oder weniger bedeutet, dass
sie so dünn
ist, dass ihre optische Absorption vernachlässigt werden kann. Die erste
p-Schicht kann als Film mit z.B. einer oder mehreren Halbleiter-Atomlagen
hergestellt werden. Die erste p-Schicht verfügt vorzugsweise über die
gesamte Fläche über eine
gleichmäßige Dicke,
jedoch kann sie inselförmig
auf der Oberfläche
der transparenten Elektrodenschicht hergestellt werden. Ferner bedeutet
eine gleichmäßige Dotierung
der ersten p-Schicht mit dem p-Fremdstoff,
dass die gesamte p-Schicht mit dem p-Fremdstoff mit einer bestimmten
Konzentration dotiert ist. Z.B. kann die Ladungsträgerdichte
ausreichen, wenn Siliciumatome mit 1022 Atome/cm2 in einer einatomaren Schicht vorhanden
sind, und wenn der p-Fremdstoff mit 1018 Atomen/cm2 oder mehr in der Schicht vorhanden ist.
Dies bedeutet, dass ein Ladungsträgeratom auf 10.000 Siliciumatome
ausreicht. Daher können
die Dicke der Schicht und die Konzentration des Fremdstoffs so ausgewählt werden,
dass der Ladungsträger,
z.B. ein Akzeptor wie Boratome, mit solcher Menge existiert, dass
die o.g. Ladungsträgerdichte
gewährleistet
ist.
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Beim
oben beschriebenen Aufbau der ersten p-Schicht kann in der später beschriebenen
i-Schicht ein ausreichendes internes elektrisches Feld erzeugt werden.
Es kann eine relativ große
Leerlaufspannung gewährleistet
werden. Ein Anstieg der Lichtabsorption kann unterdrückt werden,
und daher kann ein relativ großer
Kurzschlussstrom erzielt werden.
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Die
Oberfläche
der ersten p-Schicht kann mit einem Plasma behandelt werden, wie
dies später
beschrieben wird. Diese Plasmabehandlung der Oberfläche sorgt
für gute
Eigenschaften der pi-Grenzfläche.
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Hinsichtlich
der zweiten p-Schicht wird diese durch Zersetzung des Gases hergestellt,
das nicht zwangsweise einen p-Fremdstoff enthält, was bedeutet, dass die
zweite p-Schicht zunächst
als i-Schicht (als zweite Schicht) durch Zersetzen eines Gases hergestellt
wird, das keinen p-Fremdstoff enthält, wobei jedoch gleichzeitig
mit dem Herstellen der i-Schicht oder danach der p-Fremdstoff aus
der darunterliegenden ersten p-Schicht diffundiert, so dass sich
die i-Schicht in eine p-Schicht wandelt. Demgemäß ist die Konzentration des Fremdstoffs
in der zweiten p-Schicht niedriger als in der ersten p-Schicht.
In der zweiten p-Schicht kann der p-Fremdstoff gleichmäßig diffundieren,
jedoch diffundiert er vorzugsweise auf solche Weise, dass seine
Konzentration von der ersten p-Schicht zur später beschriebenen i-Schicht
allmählich
abnimmt. Wenn die Konzentration des p-Fremdstoffs in der zweiten p-Schicht
allmählich
zur i-Schicht hin abnimmt, kann der Lichtabsorptionskoeffizient
zur i-Schicht hin allmählich
zunehmen. Anders gesagt, kann ein Entzug von Wasserstoffatomen aus
der zweiten p-Schicht
durch en p-Fremdstoff unterdrückt
werden, so dass die Lichtabsorption allmählich verringert werden kann
und eine Absenkung der Qualität
der zweiten p-Schicht verhindert werden kann. Für die Dicke der zweiten p-Schicht besteht keine
spezielle Einschränkung,
jedoch kann sie beispielsweise ungefähr 1 bis 200 nm betragen. Die
zweite p-Schicht wird aus mehreren Filmen hergestellt, von denen
jeder eine Dicke von ungefähr
1 bis 30 nm aufweist.
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Die
Oberfläche
jedes der Filme der zweiten p-Schicht wird einer Plasmabehandlung
unterzogen, wie es später
beschrieben wird.
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Für die Herstellung
der i-Schicht und der n-Schicht beim Verfahren zum Herstellen des
photovoltaischen Bauteils besteht keine spezielle Einschränkung, und
es können
beliebige i-Schichten und n-Schichten verwendet werden, wie sie üblicherweise
für pin-Übergänge photovoltaischer
Bauteile verwendet werden. Z.B. werden sowohl die i-Schicht als
auch die n-Schicht aus amorphen Schichten hergestellt, wie es oben
angegeben ist. Die i-Schicht wird mit keinem Fremdstoff dotiert,
der als Ladungsträger
wirkt. Die n-Schicht kann mit einem als Donator wirkenden Fremdstoff,
wie Arsen, Phosphor oder dergleichen, mit einer Konzentration von 1018 bis 1019/cm dotiert
werden. Die Dicken der i- und der n-Schicht können unter Berücksichtigung
der Energie, die vom photovoltaischen Bauteil erhalten werden soll,
der Konzentration der Fremdstoffe in der p-Schicht und der n-Schicht,
und dergleichen, geeignet gewählt
werden, und sie können
z.B. ungefähr
100 bis 600 nm bzw. 30 bis 100 nm betragen.
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Die
hintere Elektrodenschicht kann aus beliebigen leitenden Materialien
hergestellt werden, insoweit sie in der Technik verwendet werden.
Zu Beispielen hierzu gehören
Metalle wie Gold, Platin, Silber, Kupfer und Aluminium sowie leitende
Oxide, wie oben angegeben. Die zugehörige Dicke kann abhängig davon,
wie das photovoltaische Bauteil zu verwenden ist, geeignet gewählt werden.
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Das
Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils kann ein
Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp
sein, das über
mindestens zwei pin-Übergänge verfügt. In diesem Fall
besteht das photovoltaische Bauteil hauptsächlich aus einer transparenten
Elektrodenschicht, einem ersten pin-Übergang, einem zweiten pin-Übergang
mit einer p-Schicht
angrenzend an eine n-Schicht des ersten pin-Übergangs, und einer hinteren
Elektrodenschicht, die sequenziell ausgehend von einer Lichteintrittsseite angeordnet
sind. Der zweite pin-Übergang
verfügt über eine
p-Schicht, eine
i-Schicht und eine n-Schicht. Die p-Schicht verfügt über eine Schicht (erste p-Schicht)
aus hydriertem, amorphem Silicium mit einer Dicke von 5 nm oder
weniger, in der der p-Fremdstoff gegenüber einer kleinen Menge eines
ebenfalls vorhandenen n-Fremdstoffs vorherrscht, und eine Schicht
(zweite p-Schicht) aus hydriertem, amorphem Silicium, in der die Konzentration
eines Fremdstoffs abnimmt, je näher
diese Schicht aus hydriertem, amorphem Silicium an der i-Schicht
liegt. Die i-Schicht und die n-Schicht bilden mit der p-Schicht
einen pin-Übergang.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Verfahren zum Herstellen eines
photovoltaischen Bauteils ferner die Herstellung eines dritten,
eines vierten, ... pin-Übergangs
beinhalten kann, wobei jedoch nicht alle dieser pin-Übergänge die oben
beschriebene p-Schicht
mit der ersten p-Schicht und der zweiten p-Schicht enthalten müssen. Mindestens
einer der pin-Übergänge muss
die auf die oben beschriebene Weise hergestellte p-Schicht mit der
ersten p-Schicht und der zweiten p-Schicht aufweisen. Insbesondere verfügen vorzugsweise
alle pin-Übergänge über die
erste und die zweite p-Schicht.
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Beim
Verfahren zum Herstellen des photoelektrischen Wandlungsbauteils
gemäß der Erfindung
müssen
nicht sowohl die n-Schicht als auch die i-Schicht und die p-Schicht,
die den pin-Übergang
bilden, aus hydriertem, amorphem Silicium bestehen. Zumindest die
n-Schicht und die i-Schicht müssen
aus hydriertem, amorphem Silicium hergestellt werden. Ferner kann
das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils wahlweise über die
folgenden Schritte verfügen:
Herstellen einer Pufferschicht, einer Zwischenschicht, einer leitenden
Schicht, einer Isolierschicht und/oder dergleichen zwischen der
transparenten Elektrodenschicht, der p-Schicht, der i-Schicht, der
n-Schicht und der
hinteren Elektrodenschicht.
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Beim
Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils gemäß der Erfindung
kann die erste p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger und
mit gleichmäßiger Dotierung
mit dem p-Fremdstoff auf dem Substrat hergestellt werden, das an
seiner Oberfläche
vorzugsweise mit der transparenten Elektrodenschicht versehen ist.
Die erste p-Schicht kann durch ein bekanntes Verfahren hergestellt
werden, z.B. ein CVD-Verfahren oder Plasma-CVD unter Verwendung
von Gasquellen wie SiH4, GeH4,
CH4, H2, Ar und
He oder dergleichen. Der p-Fremdstoff (z.B. Bor) für die erste
p-Schicht kann dotiert werden, während
die erste p-Schicht hergestellt wird, und zwar durch Einmischen
von B2H6-Gas in
die Gasquellen, oder er kann durch Ionenimplantation oder thermische
Diffusion nach dem Herstellen der ersten p-Schicht dotiert werden.
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Die
Oberfläche
der ersten p-Schicht kann, wie oben angegeben, einer Plasmabehandlung
unterzogen werden. Die Plasmabehandlung in diesem Stadium kann unter
Verwendung von H
2, He oder Ar ausgeführt werden.
Wenn die erste p-Schicht
aus einem a-Si:H-Film hergestellt wird, können die Bedingungen für die Plasmabehandlung
beispielsweise so eingestellt werden, wie es in der Tabelle 1 angegeben
ist. Tabelle
1
1 Torr = 133,32 Pa
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Diese
Plasmabehandlung verringert den Lichtabsorptionskoeffizienten in
der ersten p-Schicht, d.h., dass eine Zunahme der Lichtabsorption
in ihr herabgedrückt
werden kann. Daher kann ein relativ hoher Kurzschlussstrom erzielt
werden.
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Anschließend wird
die zweite p-Schicht durch Zersetzen eines Gases, das keinen p-Fremdstoff
enthält,
auf der ersten p-Schicht hergestellt. Die zweite p-Schicht kann
auf dieselbe Weise wie die erste p-Schicht hergestellt werden, jedoch
mit der Ausnahme, dass die Gasquellen keinen p-Fremdstoff enthalten.
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Durch
Herstellen der zweiten p-Schicht auf diese Weise, wobei jedoch die
zweite p-Schicht nicht zwangsweise mit einem p-Fremdstoff dotiert
wird, diffundiert der p-Fremdstoff in der darunterliegenden ersten p-Schicht
in die zweite p-Schicht. Im Ergebnis enthält die zweite p-Schicht den
p-Fremdstoff. Wenn die erste und die zweite p-Schicht durch eine
Filmherstellvorrichtung, z.B. eine Plasma-CVD-Vorrichtung, hergestellt werden,
und wenn die zweite p-Schicht anschließend auf die Herstellung der
ersten p-Schicht in derselben Kammer hergestellt wird, mischt der
p-Fremdstoff, der zum Herstellen der ersten p-Schicht zugeführt wurde und
in der Atmosphäre
verbleibt, in die zweite p-Schicht ein.
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Die
zweite p-Schicht wird einer Plasmabehandlung unterzogen. Diese Plasmabehandlung
wird an der Oberfläche
der zweiten p-Schicht, die gerade hergestellt wird, jedesmal dann
ausgeführt,
wenn die p-Schicht eine vorbestimmte Dicke erreicht hat. Die vorbestimmte
Dicke beträgt
hierbei ungefähr
1 bis 30 nm. Die Plasmabehandlung wird bei jeder vorbestimmten Dicke
wiederholt ausgeführt,
wodurch die Behandlungszeit und/oder die ausgeübte Leistung allmählich über die
wiederholten Behandlungen hinweg abgesenkt wird/werden. Durch Ausführen der
Plasmabehandlung auf diese Weise ist es möglich, den Lichtabsorptionskoeffizienten
in der zweiten p-Schicht allmählich
zur i-Schicht hin
zu erhöhen.
Daher kann der Kurzschlussstrom verbessert werden und es kann auch
eine Abnahme der Voc und des FF verhindert werden.
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Die
Herstellung der zweiten p-Schicht kann in derselben Kammer der Filmbildungsvorrichtung,
in der die erste p-Schicht hergestellt wurde, ausgeführt werden.
In diesem Fall kann eine Zunahme der Lichtabsorption der ersten
und der zweiten p-Schicht unterdrückt werden, ohne dass es erforderlich
wäre, ein
spezielles Dotierprofil zu konzipieren. Im Ergebnis können die
Herstellkosten gesenkt werden.
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Die
zweite p-Schicht wird nicht notwendigerweise in derselben Kammer
wie die erste p-Schicht hergestellt, sondern sie kann in einer anderen
Kammer hergestellt werden. In diesem Fall kann das interne elektrische
Feld in der zweiten p-Schicht leicht kontrolliert werden, da keine
Möglichkeit
besteht, dass der p-Fremdstoff übermäßig in die
zweite p-Schicht diffundiert.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils mit einer
amorphen Halbleiter-Dünnschicht
wird nun mittels Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen detaillierter beschrieben. Die Ausführungsformen sind jedoch nicht
so auszulegen, dass sie den Schutzumfang der Erfindung einschränken würden.
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Ausführungsform 1
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Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie beschreibt die lediglich
die Auswertung der Lichtabsorption der p-Schicht.
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Als
Erstes wurde auf einem Trägersubstrat
in einer Kammer einer Plasma-CVD-Vorrichtung
ein transparentes Glassubstrat platziert. Auf das transparente Glassubstrat
wurden Gasquellen in Form von SiH4:B2H6:H2 =
1:0,1:20 mit einer Strömungsrate
von 200 sccm geleitet. Bei einer zugeführten Leistung von 200 W für 10 Minuten
in einer Atmosphäre
auf 200°C
wurde unter Aufrechterhalten der Temperatur des Substrats von 200°C ein Film
hergestellt, um dadurch eine hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H zu
erhalten, in die Bor mit hoher Konzentration eindotiert war. Die
Dicke der so erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H wurde
auf ungefähr
2 nm eingestellt, d.h. eine solche Dicke, dass die Lichtabsorption
der Schicht vernachlässigbar
war.
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Anschließend wurde
eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
unter Verwendung von Gasquellen SiH4:H2 = 100:200 sccm in derselben Kammer hergestellt.
Dabei wandelte sich die a-Si:H-Schicht
aufgrund der Diffusion von Bor aus der darunterliegenden, hochdotierten
p-Schicht aus a-Si:H und/oder Einmischen von Bor aus der Atmosphäre in eine
p-Schicht.
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Durch
Wiederholen dieser Schritte wurde eine p-Schicht mit einer Gesamtdicke
von 300 nm hergestellt, die aus hochdotierten a-Si:H-Schichten mit
jeweils einer Dicke von ungefähr
2 nm sowie a-Si:H-Schichten mit jeweils einer Dicke von ungefähr 10 nm,
die abwechselnd aufeinanderlaminiert waren, bestand.
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Zum
Vergleich wurde eine einzelne p-Schicht mit einer Dicke von 300
nm auf einem transparenten Glassubstrat unter Verwendung von Gasgemischquellen
aus SiH4:B2H6:H2 = 100:5:200
separat zur oben angegebenen laminierten p-Schicht hergestellt.
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Es
wurden die Lichtabsorption und die Leitfähigkeit der erhaltenen zwei
Arten von p-Schichten gemessen. Die Ergebnisse sind in der 1 dargestellt.
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Die
Lichtabsorption der laminierten p-Schicht aus hochdotierten p-Schichten
und p-Schichten ist kleiner als diejenige der typischen einzelnen
p-Schicht, wie es
in der 1 deutlich dargestellt ist. Es wird davon ausgegangen,
dass der Grund darin besteht, dass in der laminierten p-Schicht
während
ihrer Herstellung nicht der Effekt auftrat, dass Bor Wasserstoffatome
entzog.
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Die
p-Schichten zeigten beinahe dieselbe Leitfähigkeit von ungefähr 5 × 10–4 S/cm.
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Bei
der obigen Ausführungsform
wurde eine Einheit einer hochdotierten p-Schicht und einer p-Schicht in der laminierten
p-Schicht auf eine Dicke von ungefähr 12 nm eingestellt, und die
hochdotierten p-Schichten von 2 nm Dicke waren mit einem Intervall
von ungefähr
10 nm vorhanden. Wenn eine p-Schicht
(die zweite p-Schicht) ungefähr
30 nm oder weniger hatte, wurde der Effekt einer Verringerung der
Lichtabsorption im Vergleich zu bei 200°C hergestellten laminierten
p-Schichten beobachtet, die eine Leitfähigkeit ähnlich der der obigen Ausführungsform
zeigten.
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Ausführungsform 2
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Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich
ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
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Gemäß der 2 wurde
das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform so aufgebaut, dass
es über
eine transparente Elektrodenschicht 2, eine hochdotierte
p-Schicht 7 aus a-Si:H, eine p-Schicht 8 aus a-Si:H,
eine i-Schicht 4,
eine n-Schicht 5 und eine hintere Elektrodenschicht 6 verfügt, die
sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat hergestellt waren.
-
Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen des oben angegebenen photovoltaischen
Bauteils erläutert.
-
Als
Erstes wurde ein ZnO-Film mit mäßigen Erhebungen
und Vertiefungen mit einer Niveaudifferenz von ungefähr 300 nm
mit einer Dicke von ungefähr
800 nm durch Sputtern auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt,
um eine transparente Elektrodenschicht 2 auszubilden.
-
Anschließend wurde
das sich ergebende transparente Glassubstrat 1 auf einem
Substratträger
in einer Kammer zum Herstellen einer p-Schicht in einer Abscheidungsvorrichtung
platziert. Auf das Substrat wurden Gasgemischquellen entsprechend
SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit
einer Strömungsrate
von 200 sccm geliefert. Bei einer zugeführten Leistung von 200 W für 10 Minuten
bei einer Atmosphäre
von 200°C
unter Aufrechterhaltung der Temperatur des Substrats auf 200°C wurde ein
Film hergestellt, um eine hochdotierte p-Schicht 7 aus
a-Si:H mit einer Dicke von ungefähr
2 nm, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert war, als erste p-Schicht
zu erhalten.
-
Anschließend wurde
in derselben Kammer eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht 8 mit
einer Dicke von ungefähr
10 nm hergestellt. Dabei wandelte sich die a-Si:H-Schicht aufgrund
der Diffusion von Bor aus der darunterliegenden, hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H und/oder durch Einmischen von Bor aus der Atmosphäre in eine
p-Schicht aus a-Si:H (zweite p-Schicht).
-
Als
Nächstes
wurde auf der a-Si:H-Schicht 8 in einer Kammer zum Herstellen
einer i-Schicht unter Verwendung der Gase SiH4:H2 = 200:500 bei einer zugeführten Leistung
von 100 W eine i-Schicht 4 von ungefähr 200 nm Dicke hergestellt.
Ferner wurde in einer Kammer zum Herstellen einer n-Schicht unter
Verwendung der Gase SiH4:H2:PH3 = 10:500:3 bei einer zugeführten Leistung
von 100 W eine n-Schicht 5 mit einer Dicke von ungefähr 30 nm
auf der i-Schicht 4 hergestellt.
-
Danach
wurde in einem Sputtersystem bei einer Temperatur von 200°C ein Ag-Film mit einer Dicke ovvon00
nm hergestellt, um dadurch eine hintere Elektrode auszubilden.
-
Auf
die oben beschriebene Weise wurde das in der 2 dargestellte
photovoltaische Bauteil mit einem pin-Übergang hergestellt.
-
Es
wurde die I–V-Charakteristik
des hergestellten photovoltaischen Bauteils bewertet.
-
Zum
Vergleich wurde ein photovoltaisches Bauteil mit demselben Aufbau
wie dem des oben beschriebenen photovoltaischen Bauteils hergestellt,
jedoch mit der Ausnahme einer einzelnen p-Schicht mit einer Dicke
von 10 nm, die unter Verwendung eines Gasgemischs von SiH4:B2H6:H2 = 100:5:200 anstelle der hochdotierten
p-Schicht 7 aus a-Si:H und der p-Schicht 8 aus
a-Si:H, wie in der 4 dargestellt, hergestellt wurde.
-
Die 3 zeigt
die I–V-Charakteristiken
dieser photovoltaischen Bauteile bei A. M. 1.5.
-
Wie
es deutlich aus der 3 erkennbar ist, zeigt das photovoltaische
Bauteil der Ausführungsform
2 einen relativ großen
Kurzschlussstrom von 15,0 mA/cm2, da die
Lichtabsorption der p-Schicht klein ist, wie es bei der oben erläuterten
Ausführungsform
1 angegeben ist. Aus Voc = 0,85 V und FF = 0,65 wird auch geschlossen,
dass die p-Schicht dieser Ausführungsform
eine ausreichende Ladungsträgerdichte
aufweist.
-
Andererseits
zeigt es sich, dass das photovoltaische Vergleichsbauteil mit der
einzelnen p-Schicht einen unzureichenden Kurzschlussstrom von 13,2
mA/cm2 im Vergleich mit dem photovoltaischen
Bauteil der Ausführungsform
2 aufweist, da die Lichtabsorption der einzelnen p-Schicht groß ist, wie
es bei der Ausführungsform
1 angegeben ist.
-
Ausführungsform 3
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie beschreibt lediglich
die Bewertung der Lichtabsorption der p-Schicht.
-
Auf
dieselbe Weise und unter Verwendung derselben Art von Substrat wie
bei der Ausführungsform
1 wurde eine a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
auf einer hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H mit einer Dicke von
ungefähr
2 nm hergestellt. Anschließend
wurde die Oberfläche
der a-Si:H-Schicht
einer Plasmabehandlung unter Verwendung von Heliumgas unter den
in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen unterzogen. Diese Schritte
wurden wiederholt, bis eine p-Schicht mit einer Gesamtdicke von
300 nm erzielt war. Tabelle
2
1 Torr = 133,32 Pa
-
Es
wurde die Lichtabsorption der erhaltenen p-Schicht gemessen. Die
Ergebnisse sind in der 5 dargestellt.
-
Die 5 zeigt
deutlich, dass die Lichtabsorption durch die Plasmabehandlung im
Vergleich zur laminierten p-Schicht, die aus den hochdotierten p-Schichten und den
p-Schichten der Ausführungsform
1 besteht, weiter verringert ist.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurde eine Einheit der hochdotierten p-Schicht und einer p-Schicht
in der laminierten p-Schicht auf eine Dicke von ungefähr 10 nm
eingestellt, und die hochdotierten p-Schichten waren alle ungefähr 10 nm
vorhanden. Die Plasmabehandlung wurde für jede Einheit ausgeführt. Wenn
eine p-Schicht (die zweite p-Schicht) ungefähr 30 nm oder weniger dick
war, wurden ein Lichtabsorptions-Verringerungseffekt und eine Leitfähigkeit ähnlich wie
bei der obigen Ausführungsform
beobachtet.
-
Ausführungsform 4
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich
ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
-
Gemäß der 6 wurde
das photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform so aufgebaut, dass
es über
eine transparente Elektrodenschicht 2, eine hochdotierte
p-Schicht 7 aus a-Si:H, eine p-Schicht 8 aus a-Si:H,
eine i-Schicht 4,
eine n-Schicht 4 und eine hintere Elektrodenschicht 6 verfügt, die
sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet
waren, und mit einer Plasma-behandelten Fläche 9 auf der p-Schicht 8 aus
a-Si:H.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen photovoltaischen
Bauteils dieser Ausführungsform
erläutert.
-
Als
Erstes wurden die hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H und
die a-Si:H-Schicht 8 auf
dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform
2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das
transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen
ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen wie bei der Ausführungsform
2.
-
Anschließend wurde
die Oberfläche
der a-Si:H-Schicht
8 einer Plasmabehandlung unter Verwendung von
Wasserstoffgas unter den in der Tabelle 3 angegebenen Bedingungen
unterzogen. Tabelle
3
1 Torr = 133,32 Pa
-
Anschließend wurden,
auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform 2, die i-Schicht 4,
die n-Schicht 5 und die hintere Elektrode 6 auf
der a-Si:H-Schicht 8 hergestellt.
So wurde das in der 6 dargestellte photovoltaische
Bauteil erhalten.
-
Es
wurde die I–V-Charakteristik
des erhaltenen photovoltaischen Bauteils ausgewertet.
-
Die 7 zeigt
die I–V-Charakteristik
dieses photovoltaischen Bauteils bei A. M. 1.5. Die 7 zeigt zum
Vergleich auch die I–V-Charakteristik
des bei der Ausführungsform
2 erhaltenen photovoltaischen Bauteils.
-
Aus
der 7 ist es ersichtlich, dass das photovoltaische
Bauteil dieser Ausführungsform
4 einen großen
Kurzschlussstrom von 16,0 mA/cm2 aufweist,
da die Lichtabsorption der p-Schicht klein ist, wie es bei der Ausführungsform
3 angegeben ist. Aus Voc = 0,9 V und FF = 0,68 wird auch geschlossen,
dass die p-Schicht dieser Ausführungsform
eine ausreichende Ladungsträgerdichte
aufweist.
-
Ausführungsform 5
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung, sondern sie veranschaulicht lediglich
ein photovoltaisches Bauteil und dessen Herstellverfahren.
-
Das
photovoltaische Bauteil dieser Ausführungsform wurde so aufgebaut,
dass es über
eine transparente Elektrodenschicht, eine hochdotierte p-Schicht
aus a-Si:H, eine p-Schicht aus a-Si:H, eine i-Schicht eine n-Schicht
und eine hintere Elektrodenschicht verfügt, die sequenziell auf einem
transparenten Glassubstrat hergestellt worden waren, und es verfügte über eine
Plasma-behandelte Fläche
auf der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des oben beschriebenen photovoltaischen
Bauteils dieser Ausführungsform
erläutert.
-
Als
Erstes wurde die hochdotierte p-Schicht aus a-Si:H auf dieselbe
Weise wie bei der Ausführungsform
2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das
transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen
ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen, wie bei der Ausführungsform
2. Danach wurde die Oberfläche
der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H unter Verwendung von Wasserstoffgas
unter den in der Tabelle 3 angegebenen Bedingungen einer Plasmabehandlung
unterzogen.
-
Anschließend wurden
die a-Si:H-Schicht, die i-Schicht, die n-Schicht und die hintere
Elektrode auf der hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H hergestellt.
So wurde das photovoltaische Bauteil erhalten.
-
Die
Auswertung der I–V-Charakteristik
des bei der Ausführungsform
5 erhaltenen photovoltaischen Bauteils zeigt einen Kurzschlussstrom
vom hohen Wert von 16,5 mA/cm2. Aus Voc
= 0,9 V und FF = 0,68 wird auch geschlossen, dass die p-Schicht
eine ausreichende Ladungsträgerdichte
aufweist.
-
Ausführungsform 6: Herstellverfahren
für ein
photovoltaisches Bauteil.
-
Gemäß der 8 verfügt ein Verfahren
zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils gemäß dieser Ausführungsform über die
Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht 2,
einer hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H, einer p-Schicht 10,
die einer Plasmabehandlung auf abgestufte Weise unterzogen wird,
einer i-Schicht 4, einer n-Schicht 5 und einer
hinteren Elektrodenschicht 6 auf sequenzielle Weise auf
einem transparenten Glassubstrat 1, wobei ferner an dieser
hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H eine Plasmabehandlung
ausgeführt
wird und an der Schicht 10 eine gestufte Plasmabehandlung
ausgeführt
wird.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils
detaillierter beschrieben.
-
Als
Erstes wurde die hochdotierte p-Schicht 7 aus a-Si:H auf
dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform
2 auf dem transparenten Glassubstrat 1 hergestellt. Das
transparente Glassubstrat 1 trug auf seiner Oberfläche einen
ZnO-Film mit Erhebungen und Vertiefungen, wie bei der Ausführungsform
2. Die Oberfläche
der hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H wurde unter Verwendung
von Wasserstoffgas auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform
5 einer Plasmabehandlung unterzogen.
-
Anschließend wurde
in derselben Kammer, die zur Herstellung der hochdotierten p-Schicht 7 aus a-Si:H
verwendet wurde, eine i-Schicht mit 3 nm Dicke hergestellt, und
diese wurde unter Verwendung von H2 bei
50 W für
eine Minute unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen einer
Plasmabehandlung unterzogen. Dann wurde darauf eine weitere i-Schicht
von 3 nm Dicke hergestellt, die unter den in der Tabelle 3 angegebenen
Bedingungen einer Plasmabehandlung unter Verwendung von H2 bei 20 W für eine Minute unterzogen wurde.
Dadurch wandelten sich diese zwei i-Schichten, aufgrund des Einmischens
von Bor in der Atmosphäre,
in die einer gestuften Plasmabehandlung unterzogene p-Schicht 10.
-
Als
Nächstes
wurde die i-Schicht mit einer Dicke von 200 nm in einer Kammer zum
Herstellen einer i-Schicht hergestellt.
-
Danach
wurde die n-Schicht 5 mit einer Dicke von 30 nm in einer
Kammer zum Herstellen einer n-Schicht hergestellt. Anschließend wurde
die hintere Elektrode 6 hergestellt, um dadurch das in
der 8 dargestellte photovoltaische Bauteil zu erhalten.
-
Es
wurde die I–V-Charakteristik
des erhaltenen photovoltaischen Bauteils ausgewertet.
-
Die 9 zeigt
zum Vergleich auch die I–V-Charakteristik
dieses photovoltaischen Bauteils bei A. M. 1.5. Zum Vergleich zeigt
die 9 auch die I–V-Charakteristik
des bei der Ausführungsform
3 erhaltenen photovoltaischen Bauteils, bei dem die oberste Fläche der
a-Si:H-Schicht 8 einer Plasmabehandlung unter Verwendung
von Wasserstoff unterzogen worden war.
-
Wie
es in der 9 deutlich dargestellt ist,
zeigt das photovoltaische Bauteil der Ausführungsform 6 einen großen Kurzschlussstrom
von 16,5 mA/cm2, ähnlich wie die oben beschriebene
Ausführungsform
5, und die p-Schicht
verfügt
auch über
eine ausreichende Ladungsträgerdichte,
da Voc 0,92 V beträgt
und FF 0,73 beträgt.
-
Ausführungsform 7
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung.
-
Bei
dieser Ausführungsform
besteht ein photovoltaisches Bauteil 10 vom Tandemtyp aus
einer transparenten Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3,
einem zweiten pin-Übergang 9 aus
einer p-Schicht 11, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5,
sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6, die sequenziell auf
einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet sind, wie
es in der 10 dargestellt ist. Die p-Schicht 11 verfügt über eine
erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8a.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 10 vom
Tandemtyp erläutert.
-
Als
Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer
einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert,
das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Erhebungen
und Vertiefungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde
der erste pin-Übergang 3 hergestellt.
-
Auf
eine n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden
Gasquellen entsprechend SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit
einer Strömungsrate
von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur,
die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode
200°C, 200°C, 200 W
bzw. ungefähr
eine Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte
p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor hoher Konzentration dotiert war,
hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht aus a-Si:H
wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser Schicht vernachlässigt werden
konnte, d.h. auf ungefähr
3 nm bei dieser Ausführungsform.
Hierbei wurde die Filmbildungszeitperiode der hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H so eingestellt, dass sich Bor ausreichend in die darunterliegende
n-Schicht mischen sollte und durch diese ein guter Ohmscher Kontakt
erzielt werden konnte (d.h. die oben angegebene eine Minute).
-
Anschließend wurde
eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht in derselben Kammer unter
Verwendung der Gasquellen SiH4:H2 = 100:200 sccm mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
hergestellt. Dabei wandelte sich diese a-Si:H-Schicht insgesamt in eine p-Schicht,
um durch Bordiffusion ausgehend von der hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H, d.h. der ersten p-Schicht 7, die unter dieser
a-Si:H-Schicht liegt, oder durch Einmischen von Bor in diese a-Si:H-Schicht
aus der Atmosphäre
in die Kammer die zweite p-Schicht 8a auszubilden.
-
Als
Nächstes
wurde aus der aus dieser laminierten ersten p-Schicht 7 und
der zweiten p-Schicht 8a bestehenden p-Schicht (der hydrierten,
amorphen p-Schicht
aus Silicium) die i-Schicht 4 in einer i-Schicht-Herstellkammer
unter Verwendung von Gasquellen aus SiH4:H2 = 200:500 sccm mit einer ange legten Spannung von
100 W mit einer Dicke von ungefähr
200 nm hergestellt.
-
Ferner
wurde, auf der i-Schicht 4, die n-Schicht 5 in
einer n-Schicht-Herstellkammer unter Verwendung von Gasquellen aus
SiH4:H2:PH3 = 10:500:3 bei einer angelegten Spannung
von 100 W mit einer Dicke von ungefähr 300 nm hergestellt. So wurde
der zweite pin-Übergang 9 ausgebildet.
Anschließend
wurde auf der n-Schicht 5 des zweiten pin-Übergangs 9 durch
eine Sputtervorrichtung bei einer Filmbildungstemperatur von 200°C ein Ag-Film
mit einer Dicke von ungefähr
500 nm hergestellt, um dadurch die hintere Elektrodenschicht 6 auszubilden.
So wurde das photovoltaische Bauteil 10 vom Tandemtyp hergestellt.
-
Ausführungsform 8
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
besteht ein photovoltaisches Bauteil 20 vom Tandemtyp aus
einer transparenten Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3,
einem zweiten pin-Übergang 9 aus
einer p-Schicht 12, einer i-Schicht 4 und einer n-Schicht 5,
und einer hinteren Elektrodenschicht 6, die sequenziell
auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet sind, wie
es in der 10 dargestellt ist. Bei dieser
Ausführungsform
verfügt
die p-Schicht 12 über
eine erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8b.
Während
die zweite p-Schicht 8b hergestellt wird, wird die sich
ergebende Fläche
derselben jedesmal dann, wenn sie eine vorbestimmte Dicke erreicht,
einer Plasmabehandlung unterzogen.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 20 vom
Tandemtyp erläutert.
-
Als
Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer
einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert,
das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen
und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der
erste pin-Übergang 3 aus
a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden
Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer
Strömungsrate
von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur,
die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode
auf 200°C,
200°C, 200
W bzw. ungefähr eine
Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte
p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert
war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser
Schicht vernachlässigt
werden konnte, d.h. ungefähr
3 nm bei dieser Ausführungsform.
-
Anschließend wurde
eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm
hergestellt. Dabei änderte sich
diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten
p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus
der Atmosphäre
in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine
p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8b bilden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurde, während
die zweite p-Schicht 8b mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
auf der erhaltenen ersten p-Schicht 7 hergestellt wurde,
jedesmal dann eine H2-Plasmabehandlung für drei Minuten
ausgeführt,
wenn die gerade hergestellte zweite p-Schicht 8b eine Dicke
von 3 nm erreicht hatte, um Verluste durch Lichtabsorption der zweiten
p-Schicht 8b zu verringern.
-
Als
Nächstes
wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 12, eine i-Schicht 4 und
eine n-Schicht 5 auf im Wesentlichen dieselbe Weise wie
im Fall des o.g. photovoltaischen Bauteils 10 hergestellt,
um dadurch den zweiten pin-Übergang 9 auszubilden.
Anschließend
wurde die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des
zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt,
und es wurde das photovoltaische Bauteil 20 vom Tandemtyp
hergestellt.
-
Ausführungsform 9
-
Bei
dieser Ausführungsform
verfügt
das Verfahren zum Herstellen eines photovoltaischen Bauteils 30 über die
Schritte des Herstellens einer transparenten Elektrodenschicht 2,
eines ersten pin-Übergangs 3,
eines zweiten pin-Übergangs 9 aus
einer p-Schicht 13, einer i-Schicht 4 und einer
n-Schicht 5,
sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6 in sequenzieller
Weise auf einem transparenten Glassubstrat 1, wie es in
der 10 dargestellt ist. Zur Herstellung der p-Schicht 13 gehört die Herstellung
einer ersten p-Schicht 7 und einer zweiten p-Schicht 8c.
Während
die zweite p-Schicht 8c hergestellt wird, wird eine sich
ergebende Fläche
derselben einer Plasmabehandlung unterzogen, wobei die Behandlungszeit
und/oder die zuzuführende
Leistung jedesmal dann verringert wurden, wenn die gerade hergestellte
p-Schicht 8c eine
vorbestimmte Dicke erreicht hatte.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 30 de taillierter
erläutert.
-
Als
Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer
einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert,
das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen
und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der
erste pin-Übergang 3 aus
a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden
Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer
Strömungsrate
von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur,
die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode
auf 200°C,
200°C, 200
W bzw. ungefähr eine
Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte
p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert
war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser
Schicht vernachlässigt
werden konnte, d.h. ungefähr
3 nm bei dieser Ausführungsform.
-
Anschließend wurde
eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm
hergestellt. Dabei änderte sich
diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten
p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus
der Atmosphäre
in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine
p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8c bilden.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wurde, während
die zweite p-Schicht 8c mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
auf der erhaltenen ersten p-Schicht 7 hergestellt wurde,
eine H2-Plasmabehandlung dadurch für fünf Minuten
ausgeführt,
dass jedesmal dann die zugeführte
Leistung verringert wurde, wenn die gerade in Herstellung befindliche
zweite p-Schicht 8c eine Dicke von 3 nm erreicht hatte,
um Verluste durch Lichtabsorption in der zweiten p-Schicht 8c zu
verringern. Genauer gesagt, wurde a-Si:H mit ungefähr 3 nm
auf der ersten p-Schicht 7 abgeschieden, und dann wurde
die H2-Plasmabehandlung mit einer zugeführten Leistung
von 300 W für
fünf Minuten
ausgeführt.
Anschließend
wurde erneut a-Si:H mit ungefähr
3 nm abgeschieden, und dann wurde die H2-Plasmabehandlung
mit einer zugeführten
Leistung von 200 W für
fünf Minuten
ausgeführt.
Anschließend wurde
a-Si:H mit ungefähr
3 nm abgeschieden, und dann wurde die H2-Plasmabehandlung
mit einer zugeführten
Leistung von 100 W für
fünf Minuten
ausgeführt.
Dadurch wurde die zweite p-Schicht 8c mit einer Dicke von
ungefähr
10 nm hergestellt.
-
Als
Nächstes
wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 13, eine i-Schicht 4 und
eine n-Schicht 5 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie
oben beschrieben hergestellt, um dadurch die zweite pin-Schicht 9 auszubilden.
Anschließend
wurde die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des
zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt,
und es wurde das photovoltaische Bauteil 30 hergestellt.
-
Obwohl
die Plasmabehandlung durch allmähliches
Verringern der Behandlungsleistung ausgeführt wurde, während die
Behandlungszeit bei dieser Ausführungsform
konstant gehalten wurde, kann die Behandlungszeitperiode allmählich verringert
werden, während
die Behandlungsleistung konstant gehalten wird, oder es können sowohl
die Plasmabehandlungszeit als auch die Behandlungsleistung allmählich verringert
werden.
-
Ausführungsform 10
-
Diese
Ausführungsform
bildet keinen Teil der Erfindung.
-
Bei
dieser Ausführungsform
besteht ein photovoltaisches Bauteil 40 aus einer transparenten
Elektrodenschicht 2, einem ersten pin-Übergang 3, einem zweiten
pin-Übergang 9,
aus einer p-Schicht 14, einer i-Schicht 4 und
einer n-Schicht 5, sowie einer hinteren Elektrodenschicht 6,
die sequenziell auf einem transparenten Glassubstrat 1 ausgebildet
sind, wie es in der 10 dargestellt ist. Bei dieser
Ausführungsform
verfügt die
p-Schicht 14 über
eine erste p-Schicht 7 und eine zweite p-Schicht 8d.
Nach der Herstellung der ersten p-Schicht 7 wird die sich
ergebende Oberfläche
derselben einer Plasmabehandlung unterzogen.
-
Nun
wird das Verfahren zum Herstellen des photovoltaischen Bauteils 40 erläutert.
-
Als
Erstes wurde auf einem Substratträger in einer p-Schicht-Herstellkammer
einer Plasma-CVD-Vorrichtung das transparente Glassubstrat 1 platziert,
das mit der transparenten Elektrodenschicht 2 aus ZnO mit Vertiefungen
und Erhebungen versehen war. Auf dem Substrat 1 wurde der
erste pin-Übergang 3 aus
a-Si:H hergestellt. Auf die n-Schicht des ersten pin-Übergangs 3 wurden
Gasquellen aus SiH4:B2H6:H2 = 1:0,1:20 mit einer
Strömungsrate
von 200 sccm geliefert. Dabei wurden die Filmbildungstemperatur,
die Temperatur des Substrats, die angelegte Spannung und die Filmbildungszeitperiode
auf 200°C,
200°C, 200
W bzw. ungefähr eine
Minute eingestellt. So wurde als erste p-Schicht 7 eine hochdotierte
p-Schicht aus a-Si:H, die mit Bor mit hoher Konzentration dotiert
war, hergestellt. Die Dicke der erhaltenen, hochdotierten p-Schicht
aus a-Si:H wurde so eingestellt, dass die Lichtabsorption dieser
Schicht vernachlässigt
werden konnte, d.h. ungefähr
3 nm bei dieser Ausführungsform.
-
Anschließend wurde,
in derselben Kammer, die Oberfläche
der ersten p-Schicht
7 einer
Plasmabehandlung unter Verwendung von H
2-,
He- oder Ar-Gas unter den in der Tabelle 4 angegebenen Bedingungen unterzogen. Tabelle
41
1 Torr = 133,32 Pa
-
Anschließend wurde
eine nicht mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht mit einer Dicke von ungefähr 10 nm
in derselben Kammer unter Verwendung von Gasquellen von SiH4:H2 = 100:200 sccm
hergestellt. Dabei änderte sich
diese a-Si:H-Schicht insgesamt durch Bordiffusion aus der hochdotierten
p-Schicht aus a-Si:H, die unter ihr lag, oder durch Bor, das aus
der Atmosphäre
in der Kammer in diese a-Si:H-Schicht einmischte, insgesamt in eine
p-Schicht, um die zweite p-Schicht 8d bilden.
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Als
Nächstes
wurden, auf der erhaltenen p-Schicht 14, eine i-Schicht 4 und
eine n-Schicht 5 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie
oben beschrieben hergestellt, um den zweiten pin-Übergang 9 auszubilden. Anschließend wurde
die hintere Elektrodenschicht 6 auf der n-Schicht 5 des
zweiten pin-Übergangs 9 hergestellt,
und es wurde das photovoltaische Bauteil 40 vom Tandemtyp
hergestellt.
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Vergleichsbeispiel
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Zum
Vergleich wurde, zusätzlich
zu den oben beschriebenen photovoltaischen Bauteilen 10, 20, 30 und 40,
ein herkömmliches
photovoltaisches Bauteil vom Tandemtyp hergestellt, das über einen
zweiten pin-Übergang
mit einer p-Schicht
mit einer herkömmlichen
Kontaktschicht verfügte
(hochdotierte p-Schicht
aus a-Si:H und p-Schicht aus a-Si:H), wobei der zweite pin-Übergang einen
Teil der auf einem transparenten Glassubstrat ausgebildeten Schichten
bildete.
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Eine
hoch mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht wurde dadurch hergestellt,
dass ein Gas von SiH4:CH4:B2H6 = 1:1:0,02 bei
200 sccm bei einer angelegten Spannung von 200 W strömte. Auf
diesem a-Si:H-Film vom p-Typ wurde ein undotierter a-Si:H-Film mit
einer Dicke von 10 nm abgeschieden, auf den eine 80 nm dicke i-Schicht, die
in einer i-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, und eine 30
nm dicke n-Schicht, die in einer n-Schicht-Herstellkammer hergestellt
wurde, auflaminiert wurden, um dadurch einen ersten pin-Übergang zu bilden. Auf diesem
ersten pin-Übergang
wird eine hochdotierte p-Schicht, die als Rekombinationsschicht
dient, mit einer Dicke von 3 nm abgeschieden. Anschließend wurde,
durch die Strömung
eines Gases aus SiH4:CH4:B2H6 = 1:1:0,02 von
200 sccm auf die hochdotierte p-Schicht eine hoch mit Bor dotierte a-Si:H-Schicht
bei einer angelegten Spannung von 200 W hergestellt. Auf diesem
a-Si:H-Film vom p-Typ wurde ein undotierter a-Si:H-Film mit einer Dicke
von 10 nm abgeschieden, auf den eine 300 nm dicke i-Schicht, die in einer
i-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde, und eine 30 nm dicke
n-Schicht, die in einer n-Schicht-Herstellkammer hergestellt wurde,
auflaminiert wurden, um dadurch einen zweiten pin-Übergang auszubilden.
Danach wurde eine rückseitige
Metallelektrode durch Sputtern hergestellt. So wurde ein Bauteil (100)
vom Tandemtyp zum Vergleich hergestellt.
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Es
wurden spektrale Empfindlichkeitseigenschaften dieses herkömmlichen
photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp und der oben beschriebenen
Bauteile 10, 20 und 30 bestimmt. Die
Ergebnisse sind in der 11 dargestellt, die zeigt, dass
bei den photovoltaischen Bauteilen 10, 20 und 30 vom
Tandemtyp die untere Zelle eine spektrale Empfindlichkeit zeigt,
die mit der der Zelle unter Verwendung der p-Schicht aus a-Si:H
vergleichbar ist. In der 11 zeigt
die Linie 110 die Eigenschaften oberer Verbinder in diesen
photovoltaischen Bauteilen.
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Beim
Vergleichen der I–V-Charakteristik
des photovoltaischen Bauteils 10 vom Tandemtyp mit demjenigen
mit der herkömmlichen
Kontaktschicht und der p-Schicht aus a-Si:H wurden eine Voc und
ein FF festgestellt, die im Wesentlichen denen des herkömmlichen
photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp entsprachen. Dies zeigt,
dass ein inneres elektrisches Feld der n-Schicht gewährleistet
werden konnte, ohne dass es zu Problemen bei der Ohmschen Verbindung
zu dieser kam.
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Beim
photovoltaischen Bauteil 20 vom Tandemtyp ergab sich auch
der Kontakt zwischen der p-Schicht und n-Schicht als gut, da das
FF größer als
0,7 war.
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Ergebnisse
zur Ermittlung der I–V-Charakteristiken
des photovoltaischen Bauteils 30 und des oben beschriebenen
herkömmlichen
photovoltaischen Bauteils vom Tandemtyp sind in der 12 dargestellt.
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Wie
es in der 12 deutlich dargestellt ist,
zeigt der Kurzschlussstrom des photovoltaischen Bauteils 30 vom
Tandemtyp gemäß der Ausführungsform
9 denselben Wert, oder einen etwas größeren Wert, wie das herkömmliche
photovoltaische Bauteil vom Tandemtyp, da die p-Schicht des photovoltaischen
Bauteils 30 vom Tandemtyp eine geringe Lichtabsorption
zeigte. Wie es ebenfalls aus der Voc deutlich erkennbar ist, war
die Dichte der Ladungsträger
in der p-Schicht ausreichend. Ferner konnte beim photovoltaischen
Bauteil 30 vom Tandemtyp ein nachteiliger Effekt auf die
pi-Grenzfläche
dadurch unterdrückt
werden, dass die Bedingungen für
die Plasmabehandlung gelindert wurden, wenn die p-Schicht näher an der
i-Schicht lag, was zu einer verringerten Rekombination an der Grenzfläche und
einem verbesserten FF führte,
vorausgesetzt, dass der FF größer als
0,74 war.
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Die
p-Schicht, die das photovoltaische Bauteil mit pin-Übergang
aufbaut, ist ein Laminat aus der ersten p-Schicht mit einer Dicke
von 5 nm oder weniger, die gleichzeitig mit dem p-Fremdstoff dotiert
ist, und der zweiten p-Schicht, die durch die Zersetzung eines Gases
hergestellt wurde, das keinen p-Fremdstoff enthält. Demgemäß ist die Lichtabsorption in
der p-Schicht klein. Auch ist verhindert, dass Wasserstoffatome
aus der die p-Schicht bildenden Halbleiterschicht durch den Fremdstoff
in der p-Schicht herausgezogen werden, wodurch eine hohe Leitfähigkeit
gewährleistet
ist. Ferner zeigt die p-Schicht gute Grenzflächeneigenschaften sowohl zum
transparenten Oxidfilm als auch zur fotoelektrischen Wandlungsschicht,
wie sie darunter und darüber
liegen. Zusätzlich
zum Vorstehenden kann, ohne dass es erforderlich wäre, am herkömmlichen
Material für
die p-Schicht große Änderungen
vorzunehmen, in der i-Schicht ein ausreichendes inneres elektrisches
Feld erzeugt werden, es kann eine relativ große Leerlaufspannung erzielt
werden, und es kann ein relativ großer Kurzschlussstrom erreicht
werden, da eine Zunahme der Lichtabsorption verhindert ist.
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Die
zweite p-Schicht besteht aus mehreren Schichten mit größeren Lichtabsorptionskoeffizienten,
je näher
sie an der i-Schicht liegen, wodurch eine Übergangscharakteristik an der
pi-Grenzfläche
verbessert werden kann, eine Abnahme des FF und der Voc verhindert
werden kann und die Möglichkeit
verringert werden kann, dass der Fotostrom an der pi-Grenzfläche rekombiniert.
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Auch
dann, wenn mehrere pin-Übergänge ausgebildet
sind, ist es möglich,
p-Schichten zu realisieren, deren
Filmeigenschaften nicht durch den Abzug von Wasserstoffatomen aus
Siliciumfilmen durch Bor beeinträchtigt
sind, während
für gute
Ohmsche Eigenschaften zu darunterliegenden n-Schichten gesorgt ist.
Im Ergebnis können
eine ausreichende Leerlaufspannung und ein verbesserter FF gewährleistet
werden.
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Ferner
wird der Schritt zum Herstellen der p-Schicht im photovoltaischen
Bauteil dadurch ausgeführt, dass
die erste p-Schicht mit einer Dicke von 5 nm oder weniger, die gleichmäßig mit
dem p-Fremdstoff dotiert ist, hergestellt wird, und dann die zweite
p-Schicht auf der ersten p-Schicht dadurch hergestellt wird, dass
ein Gas zersetzt wird, das keinen p-Fremdstoff enthält. Demgemäß ist es
möglich,
das oben beschriebene photovoltaische Bauteil auf einfache Weise
herzustellen, ohne dass es erforderlich wäre, entweder eine spezielle Vorrichtung
oder einen speziellen Prozess zu verwenden.
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Die
Lichtabsorption der p-Schicht wird weiter dadurch verringert, dass
die Oberfläche
der zweiten p-Schicht der Plasmabehandlung bei allmählich verringerter
Behandlungsleistung und/oder allmählich verringerter Behandlungszeit
jedesmal dann, wenn eine vorbestimmte Dicke erzielt ist, unterzogen
wird.
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Ferner
ist es dann, wenn die erste p-Schicht und die zweite p-Schicht in
derselben Kammer des Abscheidungssystems hergestellt werden, möglich, das
oben beschriebene photovoltaische Bauteil auf einfache Weise herzustellen,
ohne dass es erforderlich wäre,
ein spezielles Dotierungsprofil zu konzipieren, weswegen die Herstellkosten
stark gesenkt werden können.
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Alternativ
diffundiert der p-Fremdstoff nicht übermäßig in die i-Schicht, wenn
die erste p-Schicht, die zweite p-Schicht und die i-Schicht in verschiedenen
Kammern des Abscheidungssystems hergestellt werden. Demgemäß kann das
innere elektrische Feld in der i-Schicht leicht kontrolliert werden,
was zu einer Unterdrückung
einer Raumladung in der i-Schicht führt. Daher kann die Effizienz
des Sammelns des Fotostroms verbessert werden (eine Abnahme des
FF kann verhindert werden).