DE4000089C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs; eine derartige Solarzelle ist aus der US-35 27 619 bekannt. Bei der bekannten So­ larzelle besteht die Verbindungselektrodeneinrichtung aus zwei Eckenelektroden, von denen jeweils eine zu den beiden Enden einer Kante der Solarzelle ausgebildet ist. Bei der bekannten Solarzelleneinrichtung sind mehrere Solarzellen der vorstehend genannten Art in jeweils gleicher Lage angeordnet und die oberen Elektroden sind mit den zu den unteren Elek­ troden führenden Eckelektroden über angelötete Verbindungs­ elemente verbunden.

Aus der DE 32 34 925 A1 ist eine Solarzelleneinrichtung bekannt, bei der innerhalb jeder von mehreren miteinander verbundenen Solarzellen die untere Elektrode dadurch nach oben geführt wird, daß durch die gesamte Solarzelle hindurch ein streifen­ förmiger, gut leitender Bereich durch Diffusion hergestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufge­ baute Solarzellle anzugeben, mit der sich auf einfache Weise eine Solarzelleneinrichtung herstellen läßt.

Die erfindungsgemäße Solarzelle ist durch den An­ spruch gegeben. Durch ihren besonderen Aufbau ermöglicht es diese Solarzelle, eine Solarzelleneinrichtung ohne Verwendung eines besonderen Verbindungselementes herstellen zu können. Es müssen vielmehr nur erfindungsgemäße Solarzellen nebenein­ ander angeordnet werden, und dann muß die gesamte Anordnung über diejenige Temperatur erhitzt werden, bei der das Mate­ rial der Lot-Verbindungselektrode schmilzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Solarzelle mit einer Lötverbindungselektrode;

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie III-III durch die Solarzelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3(a) bis (h): Querschnitte durch eine Solarzelle für unterschiedliche Herstellstufen, zum Erläutern eines Her­ stellverfahrens für die Zelle gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine Solar­ zelleneinrichtung mit Solarzellen gemäß Fig. 1.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer Solar­ zelle 23 wird gemäß den Fig. 1 und 2 eine Lot-Verbindungselektrode 19 erzeugt, die sich von einem Bereich der seitlichen Oberfläche einer p-Typ-Silizium-Schicht 1 auf der einer Verbindungselektrode 16 gegenüberliegenden Seite bis zu einem Bereich einer Verbindungselektrode 4a erstreckt. Diese Lot-Verbindungselektrode 19 ist elektrisch mit der Verbindungselektrode 4a verbun­ den und gegenüber der p-Typ-Silizium-Schicht 1, einer n⁺-Schicht 2 sowie gegenüber einer Anti-Reflexions­ schicht 3 durch eine Isolationsschicht 20 isoliert.

Anhand des Querschnitts der Fig. 3(a) bis (h) wird die Herstellung einer Solarzellenanordnung ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem mehrere Solarzellen 23 miteinander verbunden werden.

Zunächst werden gemäß Fig. 3(a) die n⁺-Schicht 2 sowie die Anti-Reflexionsschicht 3 auf der p- Typ-Silizium-Schicht 1 aufgebracht. Danach werden Bereiche der n⁺-Schicht 2 sowie der Anti-Reflex­ ionsschicht 3 durch Ätzen entfernt, wodurch ein Be­ reich 1a der Oberfläche der p-Typ-Silizium-Schicht 1 freigelegt wird, wie dies in Fig. 3(b) darge­ stellt ist. Anschließend wird ein bestimmter Be­ reich der Anti-Reflexionsschicht 3 durch Ätzen entfernt, wodurch, außer in einem Be­ reich 2a, ein Bereich zur Erzeugung einer Elektrode hergestellt wird. In diesen Bereich der n⁺-Schicht 2 wird gemäß Fig. 3(c) eine Sammelelektrode 4 er­ zeugt.

Danach werden in dem freigelegten Bereich 2a gemäß Fig. 3(d) eine Rinne 13b sowie eine Isolations­ schicht 20 erzeugt, die sich von der Grundfläche, über die Seitenflächen der Rinne sowie über einen Bereich der Sammelelektrode 4 erstreckt. Danach wird eine weitere Rinne 13a in dem freigelegten Bereich 1a erzeugt, wie dies in Fig. 3(e) dargestellt ist.

Anschließend wird gemäß Fig. 3(f) eine goldene Grundierungsschicht durch Sputtern oder Bedampfen auf der Grundfläche und den Seitenwänden der Rinne 13a erzeugt, die sich über einen Bereich des frei­ gelegten Bereichs 1a erstreckt. Danach wird eine leitende Schicht 18 ebenfalls durch Vergolden er­ zeugt. Auf ähnliche Weise wird auch in einem Be­ reich der Isolations­ schicht 20 sowie der Sammelelektrode 4 eine lei­ tende Schicht 24 erzeugt. Dabei können die leiten­ den Schichten 18 und 24 durch Bedampfen oder durch Sputtern erzeugt werden.

Anschließend wird die Rückseite der p-Typ-Silizium-Schicht 1 durch Ätzen abgetragen bzw. poliert, um die leitende Schicht 18 auf der Rückseite freizu­ legen. Außerdem wird gemäß Fig. 3(g) eine flächenhafte Elektrode 5 auf der rückseitigen Oberfläche der p- Typ-Silizium-Schicht erzeugt, die elektrisch mit der leitenden Schicht 18 verbunden ist. Schließlich wird, wie in Fig. 3(h) dargestellt, die Wafer in Teile zerbrochen, die durch die Bezugsziffern 25a und 25b angedeutet werden, wodurch eine Solarzel­ le 23 hergestellt wird, die aus der lei­ tenden Schicht 18 entstandene Verbindungselektroden 16 und Lot-Verbindungselektroden 19 aufweist, die aus der leitenden Schicht 24 entstanden sind.

Die Art der Verbindung der Solarzellen 23 nach die­ sem ersten Ausführungsbeispiel ergibt sich aus Fig. 4. Danach sind benachbarte Solarzellen ohne einen Abstand zueinander direkt nebeneinander ange­ ordnet. Dann wird die Anordnung auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Lots erhitzt, etwa auf 140° bis 150°C. Dadurch werden die Lot-Verbin­ dungselektrode 19 und die Verbindungselektrode 16 durch Löten miteinander verbunden, ohne daß es des Einsatzes von Verbindungselementen bedarf.

Da die Elektrodenverbindung ausschließlich durch Erhitzen erfolgt, liegen praktisch keine me­ chanischen Belastungen der Solarzellen 23 bei der Verbindung der Elektroden vor. Dadurch kann eine sehr viel höhere Zuverlässigkeit erreicht werden.

Bei den Solar­ zellen 23 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann der Isolationsabstand zwischen den flächenhaften Elektroden 5 benachbarter Solarzellen durch die Dicke der Lot-Verbindungselektrode 19 eingehalten werden. Es ist daher nicht erforderlich, daß Be­ reiche der flächenhaften Elektrode 5 zur Seite der Lot- Verbindungselektrode 19 hin wegge­ lassen werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde von rechteckigen Solarzellen ausgegangen. Die Form der Solarzellen ist jedoch nicht auf diese recht­ eckige Ausbildung beschränkt.

Claims (2)

1. Solarzelle mit

   • - einer ersten Halbleiterschicht (1) mit vorgegebenem Lei­ tungstyp,
   • - einer zweiten Halbleiterschicht (2) vom anderen Leitungs­ typ auf der ersten Halbleiterschicht,
   • - einer oberen Elektrode (4) auf der zweiten Halbleiter­ schicht entlang einem Rand der Zelle,
   • - einer unteren, flächenhaften Elektrode (5) auf der Unter­ seite der ersten Halbleiterschicht, und
   • - einer Verbindungselektrodeneinrichtung (16), die an dem dem Rand mit der oberen Elektrode gegenüberliegenden Rand um die zugehörige Kantenfläche herum aus­ gebildet ist und die die untere Elektrode mit der Oberseite der Solarzelle (23) verbindet,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • - die Verbindungselektrodeneinrichtung als einstückige Verbindungselektrode (16) ausgebildet ist, die sich entlang dem genannten Rand erstreckt,
   • - die obere Elektrode (4) einstückig entlang dem anderen Rand bis auf die zugehörige Kanten­ fläche reichend ausgebildet ist; und
   • - eine Lot-Verbindungselektrode (19) parallel zur oberen Elektrode (4) so ausgebildet ist, daß sie diese kontaktiert und sich zumindest teilweise über die zugehörige Kantenfläche mit zwischenliegender Isolierschicht (20) zu dieser er­ streckt.