DE102009042886A1

DE102009042886A1 - Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle oder eines Transistors mit einer kristallinen Silizium-Dünnschicht

Info

Publication number: DE102009042886A1
Application number: DE102009042886A
Authority: DE
Inventors: Burkhard Dr. Speit; Rolf Hansen
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2009-09-24
Publication date: 2011-05-26
Also published as: WO2011035848A3; WO2011035848A2

Abstract

Zur Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle oder eines Dünnschichttransistors werden auf der Oberfläche des Substrats (1) kristalline Siliziumteilchen fixiert, worauf eine kristalline Silizium-Dünnschicht aus verschiedenen Teilschichten (2) epitaktisch abgeschieden wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle oder eines Dünnschichttransistors mit einer kristallinen Silizium-Dünnschicht.
Kristallines Silizium wird beispielsweise durch Gasphasenepitaxie, also Aufwachsen von Silizium aus der Gasphase auf einem größeren Siliziumkristall unter Beibehaltung der kristallographischen Orientierung des Silizium-Kristalls hergestellt.
Ein epitaktisches Wachstum von kristallinem Silizium auf einem Glassubstrat ist aufgrund der amorphen Struktur des Glases selbst bei maximaler Temperaturbelastung des Glassubstrats hingegen nicht möglich.
In der Mikroelektronik, beispielsweise bei Dünnfilmtransistoren (Thinfilm Transistors oder TFT) in der Anwendung als aktives Matrix-Display für Flachbildschirme, aber auch bei Solarzellen steigt das Interesse an der Herstellung von mit einer kristallinen Silizium-Dünnschicht versehenen kostengünstigen Glassubstraten deutlich an. Da Silizium auf Glas nicht kristallin mit einer Kristallgröße > 1 μm abgeschieden werden kann, können aber nur Schichten aus amorphem oder nano- oder mikrokristallinem Silizium (Kristallitgröße typischerweise > 0 bis 40 nm) durch Gasphasenabscheidung auf Glas aufgebracht werden unter Inkaufnahme einer wesentlichen Reduktion der Leistungsfähigkeit der funktionellen Schicht gegenüber kristallinem Silizium.
Nach US 2006/0154452 A1 werden mikrokristalline Siliziumschichten auf Glas abgeschieden und anschließend mit Excimer-Lasern zur Kristallisation von etwa 1 μm großen Siliziumkristalliten umgewandelt, die für TFTs in aktiven Matrixdisplays ausreichen.
Nach J. Meier et al. Non-Cryst. Solids 227–230 (1998) 1250–1256 und P. Basore et al. „29th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., New Orleans, Mai 2002, 49–52" wird feinkristallines Silizium bei glasverträglichen Temperaturen abgeschieden bzw. thermisch nachbehandelt. Dabei entstehen photovoltaische Zellen aus mikrokristallinem oder mikromorphem Silizium mit einer kolumnaren Kristallstruktur mit bis zu 50% amorphem Anteil und einem Wirkungsgrad von 12% Dabei sind z. T. außergewöhnlich lange Prozessierungszeiten notwendig. Nach T. Boeck et al J. Crystal Growth 198/199 (1999) 420–424, G. Andrä et al; Conf. Rec. 26th IEEE PVSC (1997), 1250–1256, M. Rostalksy et al Thin Solid Films 401,84 (2001), K. Sharma et al. Photovoltaics PV in Europe (2002) 87 und S. Gall et al. Proceedings PV in Europe (2002) 87 wird amorphes Silizium nach verschiedenen Verfahren abgeschieden und anschließend bei hohen Temperaturen kristallisiert. Das Problem dieser Verfahren besteht darin, dass es nicht gelingt, in produktionstauglicher Fertigungszeit z. B. von weniger als 30 min größere Kristallite bei hoher Kristallperfektion auf Glas zu erzeugen, das maximal nur bis etwa 600°C stabil ist.
Darüber hinaus sind sogenannte Silicon-On-Isolator (SOI)-Strukturen bekannt, bei denen ein Wafer aus kristallinem Silizium mit einer oxidierten Oberflächenschicht auf ein Glassubtrat mit einer Barriereschicht gebonded und anschließend mechanisch wieder getrennt wird. Dabei bleiben bis zu 3 bis 5 μm dünne kristalline Siliziumschichten auf dem Isolatorsubstrat, meistens Glas, zurück. Das so beschichtete Isolatorsubstrat wird als Ausgangsmaterial für TFT- und photovoltaische Applikationen verwendet ( US 2007/0048968 A1 , WO 2006/112995 A2 , WO 2007/026727 A1 ).
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Silizium-Dünnschicht auf einem Substrat als Ausgangsmaterial für TFTs und Dünnschichtsolarzellen bereitzustellen, welches zu einem hohen Wirkungsgrad führt, jedoch auf einfache Weise bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur und mit geringer Prozesszeit durchgeführt werden kann.
Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 45 sind bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergegeben.
Erfindungsgemäß werden zur Herstellung einer kristallinen Silizium-Dünnschicht auf einem Substrat an der Oberfläche des Substrats kristalline Siliziumteilchen (Kristallite) fixiert und auf der mit den fixierten kristallinen Siliziumteilchen versehenen Substratoberfläche vorzugsweise nach Freiätzen der Kristallitflächen von Oxid- insbesondere SiO₂-Belägen, insbesondere in z. B. 1–5%iger Flusssäure oder einem Trockenätzverfahren, z. B. Wasserstoffplasma oder thermokatalytische Wasserstoffbehandlung, unmittelbar die kristalline Silizium-Dünnschicht durch die oben erwähnte Gasphasenepitaxie im Vakuum vorzugsweise bei einer maximalen Substrattemperatur bis 750°C direkt kristallin und flächig dicht vorzugsweise mit 80–90%igem kristallinem Volumengehalt, als vorzugsweise 0,2–10 μm, bevorzugt 1–5 μm, insbesondere 1–3 μm dicke Schicht abgeschieden.
Die kristalline Abscheidung erfolgt vorzugsweise abhängig vom Aufbau der Halbleiterschicht z. B. bei der Herstellung von Photovoltaikzellen auch online und kristallin in mehreren Stufen, wobei neben Silizium auch unterschiedliche Dotierstoffe wie Bor oder Phosphor in unterschiedlichen Konzentrationen zu unterschiedlichen Schichtdicken weiter kristallin abgeschieden werden können. Die so hergestellten Dünnschichtsolarzellen können durch Strukturierungsverfahren, z. B. durch Laser serienverschaltet und durch Verkapselung zu Photovoltaik-Modulen weiterverarbeitet werden.
Die kristallinen Siliziumteilchen oder Siliziumkristallite, die an der Substratoberfläche fixiert sind, weisen vorzugsweise eine Teilchengröße von weniger als 1 μm, insbesondere weniger als 500 nm, besonders bevorzugt weniger als 100 nm auf. Bezogen auf die Dicke der abgeschiedenen kristallinen Silizium-Dünnschicht beträgt die mittlere Teilchengröße der kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche vorzugsweise weniger als 1/5, insbesondere weniger als 1/15 der Dicke der abgeschiedenen kristallinen Silizium-Dünnschicht.
Die kristallinen Siliziumteilchen sind über die Oberfläche des Substrats hinweg möglichst gleichmäßig verteilt. Der mittlere Abstand zwischen zwei benachbarten, an der Substratoberfläche fixierten kristallinen Siliziumteilchen ist vorzugsweise, und zwar insbesondere bei breiteren Siliziumkristalliten, größer als die Schichtdicke der Silizium-Dünnschicht von vorzugsweise 1 bis 5 μm.
Die kristallinen Siliziumteilchen zur epitaktischen Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht werden vorzugsweise auf einem Glassubstrat fixiert.
Das Glassubstrat besteht dabei vorzugsweise aus Flachglas, das nach dem Floatglas- oder dem Overflow-Fusion-Verfahren oder durch Walzen der Ziehen hergestellt sein kann.
Das Flachglas kann z. B. das bekannte preisgünstige Kalknatronglas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8–9 10^–6/K sein, besteht aber vorzugsweise aus Borosilikatglas oder einem alkalifreien Silikatglas mit einem besser an Silizium angepassten Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3 bis 6 10^–6/K oder einer Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 0,5 bis 1,5 × 10^–6/K bei 20°C.
Das Glas kann bereits vor der Aufbringung der kristallinen Siliziumteilchen mit einer auf die Struktur des Bauelements angepassten Funktionsschicht (z. B. TCO- oder Metallschicht) versehen sein als elektrisch leitende Schicht.
Auf den an der Glasoberfläche oder der Funktionsschicht fixierten kristallinen Siliziumteilchen wächst die durch Gasphasenabscheidung abgeschiedene kristalline Silizium-Dünnschicht epitaktisch, d. h. unter Beibehaltung der kristallographischen Orientierung der fixierten Silizium-Kristallteilchen auf. Die auf der Substratoberfläche aufgebrachten kristallinen Siliziumteilchen wirken also als Keime oder gleichmäßig auf der Oberfläche des Substrats verteilte Keimflächen (Seedlayer). Damit können erfindungsgemäß hochwertige kristalline Siliziumschichten kostengünstig generiert werden.
Dabei beträgt der amorphe Anteil der erfindungsgemäß abgeschiedenen kristallinen Siliziumschicht höchstens 20 Gew.-%, insbesondere weniger als 10 Gew.-%. Durch die hohe Kristallinität und Kristallorientierung der erfindungsgemäß abgeschiedenen kristallinen Siliziumschicht wird eine Halbleiterschicht hoher Leistungsfähigkeit erzielt.
In einem nachfolgenden Temperaturprozess aufgebracht durch eine Laserbestrahlung oder eine Ofentemperung bei Temperaturen > 600°C, bevorzugt in einem Rapid Thermal Annealing-Schritt bis 1000°C z. B. für 1–3 Minuten, kann sowohl die Kristallqualität erhöht als auch der amorphe Anteil reduziert werden. Im so genannten SPC (Solid Phase Crystallisation)-Prozess wird anschließend an die Beschichtung z. B. der amorphe Anteil der Schichten weiter bis auf 2–3 Gew.-% reduziert und die Effizienz der Halbleiterschicht somit weiter gesteigert.
Die Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht aus der Gasphase erfolgt dabei bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis höchstens 750°C, bevorzugt zwischen 300 oder 600°C, also unterhalb der maximal möglichen Temperaturbelastung der Glassubstrate.
Die Abscheidung der kristallinen Dünnschicht aus der Gasphase in einer Hochvakuumapparatur mit einem Restgasdruck vorzugsweise von 10^–6 bis 10^–8 mbar kann durch chemische Dampfabscheidung (chemical vapour deposition CVD) physikalische Dampfabscheidung (physical vapour deposition PVD), plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung (plasma enhanced chemical vapour deposition PECVD), Elektronenstrahlverdampfung (e-beam) oder Sputtern, insbesondere Magnetronsputtern, erfolgen. Die kristalline Silizium-Dünnschicht auch aus mehreren funktionalen Teilschichten von vorzugsweise insgesamt 2–5 μm Dicke kann damit in kurzer Zeit z. B. durch Elektronenstrahlverdampfung von weniger als 10 Minuten hergestellt werden.
Da die kristalline Silizium-Dünnschicht den Charakter von Polysilizium hat, muss durch das Auftreten von Rekombinationseffekten an Korngrenzen und Innerkorndefekten mit Qualitätseinbußen in der Effizienz der Solarzellen gerechnet werden. Vorzugsweise wird die kristalline Silizium-Dünnschicht daher einer z. B. durch Plasma- oder thermokatalytisches Verfahren aktivierten Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt. Damit können Silizium-Wasserstoffverbindungen entstehen, welche die so genannten „dangling bonds” an Korngrenzen und Innerkorndefekten passivieren. Die effektive Diffusionslänge der Ladungsträger wird dadurch größer und die Lebensdauer der Minoritäts-Ladungsträger verbessert sich. Eine Effizienzsteigerung einer Solarzelle um 15% wurde schon nach 4 Minuten Einwirkung eines Hochfrequenz-Wasserstoff-Gasentladungs-Plasmas auf ein 500°C vorgeheiztes und mit Silizium-Kristalliten vorkonditionierten Borosilikatglas nachgewiesen.
Die kristallinen Siliziumteilchen, die an der Substratoberfläche fixiert werden, werden vorzugsweise durch Zerkleinern, insbesondere Mahlen von kristallinem oder polykristallinem Silizium hergestellt. Dabei wird die schwach ausgeprägte Spaltbarkeit des kristallinen bzw. polykristallinen Siliziums nach der (111)-Kristallfläche ausgenutzt.
Dabei wird das kristalline oder polykristalline Silizium zunächst trocken zu einer Teilchengröße von vorzugsweise weniger als 50 μm, insbesondere weniger als 20 μm zerkleinert und danach, in einer Flüssigkeit aufgenommen, weiter unter 1 μm gemahlen, um auch aus polykristallinem Silizium (mono) kristallines Silizium zu erhalten.
Das kristalline oder polykristalline Silizium, das zu den kristallinen Silziumteilchen zerkleinert wird, kann beispielsweise nach dem Czochralski-, EFG(edge-defined-film-fed-growth)-, VGF(vertical-gradient-freeze)-, Blockguss oder Bridgman-Verfahren hergestellt sein.
Das kristalline oder polykristalline Silizium kann auch aus dem Abrieb beim Trennen von Siliziumzylindern oder Blöcken zu Wafern aus der Schneidflüssigkeit gewonnen werden, wobei nach entsprechender Reinigung auch noch ein Mahlprozess angeschlossen werden kann.
Dabei wird vorzugsweise als kristallines oder polykristallines Silizium, das zu den kristallinen Siliziumteilchen zerkleinert wird, Abfall oder Bruch verwendet, der bei der Herstellung von kristallinem oder polykristallinem Silizium beispielsweise nach einem dem vorstehend erwähnten Verfahren anfällt.
Die Fixierung der (mono)kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche, also insbesondere Glasoberfläche, kann auf verschiedene Art und Weise durchgeführt werden.
So kann die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen ohne Verwendung eines Bindemittels allein dadurch durchgeführt werden, dass die Teilchen durch Andrücken oder Eindrücken an und/oder in die Substratoberfläche fixiert werden.
So kann die Fixierung des kristallinen Siliziumkristallpulvers aus dem zerkleinerten kristallinen oder polykristallinen Silizium homogen online während des Formgebungsprozesses des Flachglases insbesondere beim Floatglas-, Overflow-Fusion-, Walz- oder Ziehprozess erfolgen, indem entweder das trockene kristalline Siliziumpulver in entsprechender Korngröße auf die noch weichen Glasoberflächen mit einer Viskosität von 10⁶ bis 10¹³ dPa·s aufgeblasen oder in einer vorzugsweise wässrigen Suspension aufgesprüht. Dabei wird die Flachglasoberfläche bei der Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen vorzugsweise einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt, beispielsweise einem Wasserstoff/Stickstoff-Gasgemisch.
Wie sich gezeigt hat, haften die kristallinen Siliziumteilchen bei einer Teilchengröße von vorzugsweise weniger als 1 μm, insbesondere weniger als 100 nm als so genannte Nanopartikel auf der frisch hergestellten, d. h. unmittelbar vorher gewaschenen und trockenen Glasoberfläche ohne zusätzliche Maßnahmen oder nach Waschen und Trocknen bei Lagerglas, sodass das Flachglas mit den darauf fixierten kristallinen Siliziumteilchen verpackt und transportiert werden kann. Auch kann eine Suspension der kristallinen Siliziumteilchen mit dieser geringen Teilchengröße insbesondere in alkalischen oder sauren Wasserlösungen je nach verwendetem Glastyp verwendet werden, beispielsweise durch Aufsprühen der Suspension der kristallinen Siliziumteilchen oder Herausziehen des Glassubstrats aus einer Suspension der kristallinen Siliziumteilchen mit anschließendem Trocknen der Glasoberfläche, an der die kristallinen Siliziumteilchen fixiert sind.
Auch kann die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen an der Flachglasoberfläche durch Verfahren erfolgen, bei denen die Flachglasoberfläche und an die Flachglasoberfläche gedrückte kristalline Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, beispielsweise durch Polieren, Schleifen und/oder Läppen der Flachglasoberfläche mit den kristallinen Siliziumteilchen.
Dabei werden vorzugsweise kristalline Siliziumteilchen mit einer Teilchengröße von höchstens 10 μm zum Polieren, Schleifen und/oder Läppen oder allgemein für ein solches Verfahren verwendet, bei dem die Flachglasoberfläche und die an die Flachglasoberfläche gedrückten kristallinen Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren, bei dem die kristallinen Siliziumteilchen durch Relativbewegung der Flachglasoberfläche gegenüber den an die Flachglasoberfläche gedrückten kristallinen Siliziumteilchen fixiert werden, eine vorzugsweise wässrige Aufschlämmung der kristallinen Siliziumteilchen verwendet. Verbessert wird die Fixierung zusätzlich, wenn während dieser Relativbewegung eine Ultraschallbehandlung der Glasoberfläche erfolgt.
Darüber hinaus kann die Glasoberfläche zur Fixierung der kristallinem Siliziumteilchen aufgeraut werden, um dann die kristallinen Siliziumteilchen durch Relativbewegung der aufgerauten Glasoberfläche gegenüber einem an die aufgeraute Glasoberfläche gedrückten Körper, beispielsweise eine Scheibe aus kristallinem Silizium an und/oder in der Glasoberfläche zu fixieren.
Dabei wird die Glasoberfläche vorzugsweise durch Sandstrahlen oder mit einem Hochdruckwasserstrahl, insbesondere einem Hochdruckwasserstrahl, dem ein Abrasiv zugesetzt worden ist, aufgeraut. Ferner wird vorzugsweise mit einem Kühlmittel, insbesondere Wasser, bei der besagten Relativbewegung zwischen der aufgerauten Glasoberfläche und dem Schleifkörper gekühlt.
Dabei wird die Veränderung der Glasoberfläche dadurch sichtbar, dass sie sich durch die eingearbeiteten kristallinen Siliziumteilchen deutlich verfärbt.
Diese Methode zur Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen ist besonders interessant bei der Konditionierung der Glassubstratoberflächen für die TFT-Anwendung, da die dafür verwendeten Glassubstratoberflächen in den meisten Fällen schon zur Beschichtung mit amorphem Silizium, z. B. durch Läppen oder Polieren aufgeraut werden. Hier wird damit das Läpp- oder Polierpulver durch kristallines Siliziumpulver ganz oder teilweise ersetzt.
Darüber hinaus können die Siliziumteilchen an und/oder in der Substratoberfläche durch Sandstrahlen oder mit einem Hochdruckwasserstrahl fixiert werden, wobei der Sand beim Sandstrahlen und das Abrasiv in dem Hochdruckwasserstrahl ganz oder teilweise aus kristallinen Siliziumteilchen beispielsweise mit einer Teilchengröße von 1 bis 25 μm bestehen kann. Die an und/oder in der Substratoberfläche fixierten kristallinen Siliziumkristalle können dann erfolgreich als Keime für ein gerichtetes, epitaktisches Wachstum von kristallinen Siliziumschichten in Form großer Kristalle dienen.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche stellt der Sol-Gel-Prozess dar. Dabei können die kristallinen Siliziumteilchen, die an der Substratoberfläche fixiert werden sollen, in der Sol- oder Gel-Lösung suspendiert werden, worauf die Suspension auf der Substratoberfläche aufgetragen und dann das Gel an der Substratoberfläche getrocknet wird, um die kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche zu fixieren.
Beim Sol-Gel-Prozess kann als Prekursor z. B. ein Metall- oder Nichtmetall-, insbesondere Siliziumalkoholat verwendet werden, das durch Hydrolyse zu einem Sol kondensiert, das zu dem Gel geliert, das auf der Substratoberfläche getrocknet wird, wodurch die in dem Gel enthaltenen kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche fixiert werden. Die kristallinen Siliziumteilchen auf der Substratoberfläche können zusätzlich eingebrannt werden. Die Spitzen und Kanten der kristallinen Siliziumteilchen stehen als Keimflächen aus der Substratoberfläche heraus. Auch kann zunächst der Gel-Film auf dem Substrat gebildet werden, worauf die kristallinen Siliziumteilchen auf den Gelfilm aufgebracht werden und anschließend der Gelfilm getrocknet wird, um die kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche zu fixieren. Zur besseren Freilegung der Keimflächen der Siliziumteilchen wird vorzugsweise unmittelbar vor dem epitaktischen Abscheiden der kristallinen Silizium-Dünnschicht ein Ätzschritt vorzugsweise mit z. B. 1–5%-iger Flusssäure für beispielsweise 1–5 Minuten oder einem Trockenätzverfahren z. B. mit Wasserstoffplasma oder durch thermokatalytische Wasserstoffbehandlung durchgeführt.
Das Auftragen der Sol-Gel-Suspension auf die Substratoberfläche kann durch Siebdruck oder Tauchen der Substratoberfläche in die Suspension bzw. die Sol- oder Gel-Lösung erfolgen. Dabei eignet sich der Siebdruck besonders, wenn die aufgebrachte Keimschicht mit den kristallinen Siliziumteilchen nicht vollflächig, sondern in einem Punktraster aufgebracht werden soll.
Das erfindungsgemäß mit kristallinem Silizium beschichtete Substrat, insbesondere Flachglas, wird zur Herstellung von THTs (thin film transistor) und Dünnschichtsolarzellen verwendet.
Die THTs können dabei z. B. für ein Aktiv-Matrix-Display, insbesondere für Flachbildschirme eingesetzt werden. Die Dicke der kristallinen Siliziumschicht auf dem Substrat als Ausgangsmaterial für die THT-Herstellung kann beispielsweise 50 bis 100 nm betragen, und die Dicke der kristallinen Siliziumschicht auf dem Substrat als Ausgangsmaterial für die Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle beispielsweise 5 μm oder weniger.
Eine Dünnschichtsolarzelle weist im allgemeinen ein Trägersubstrat, insbesondere aus Flachglas auf, auf dem nacheinander eine transparente, elektrisch leitfähige Frontelektrodenschicht, eine Halbleiterschicht, eine Reflektorschicht und eine Rückelektrodenschicht als Funktionsschichten vorgesehen sind. Dabei kann zwischen der Reflektorschicht und der Halbleiterschicht eine transparente, elektrisch leitfähige Funktionsschicht u. a. als Diffusionssperre vorgesehen sein. Auch kann die Reflektorschicht beispielsweise als Metallschicht ausgebildet sein und damit zugleich die Rückelektrodenschicht bilden. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht besteht vorzugsweise aus einem Metalloxid wie z. B. Indium-Zinn-Oxid(ITO) oder insbesondere aus dotiertem Zink- oder Zinnoxid.
Jede der vorgenannten Schichten der Solarzelle kann aus einer einzigen Schicht oder mehreren Teilschichten bestehen. Dies gilt insbesondere auch für die Silizium-Dünnschicht.
So kann erfindungsgemäß die Silizium-Dünnschicht der Solarzelle ausschließlich aus auf den kristallinen Siliziumteilchen epitaktisch abgeschiedenem kristallinem Silizium bestehen. Jedoch kann die Silizium-Dünnschicht der Solarzelle auf der von den kristallinen Siliziumteilchen abgewandten Seite der epitaktisch abgeschiedenen kristallinen Siliziumschicht z. B. mit einer amorphen Siliziumschicht versehen sein, um die Absorption des Sonnenlichts in der Silizium-Dünnschicht zu erhöhen. Die Schichtdicke der amorphen Siliziumschicht kann dabei z. B. 1/3 oder weniger als die Schichtdicke der kristallinen Siliziumschicht betragen.
Insbesondere bei einer Solarzelle kann die kristalline Silizium-Dünnschicht zudem aus mehreren unterschiedlich dotierten Teilschichten bestehen, die unterschiedliche Funktionen besitzen. Die Teilschichten können dazu positiv oder negativ dotiert oder undotiert sein, also eine unterschiedliche Leitfähigkeit besitzen. So ist die kristalline Siliziumteilschicht an der Lichteinfallsseite im allgemeinen eine positiv dotierte oder p-Schicht, die sich daran anschließende Schicht eine intrinsische oder i-Schicht und die Teilschicht an der von der Lichteinfallsseite abgewandten Seite der kristallinen Silizium-Dünnschicht eine negativ dotierte oder n-Schicht. Die kristalline p-Teilschicht kann beispielsweise durch Dotieren mit Bor und die kristalline n-Teilschicht durch Dotieren mit Phosphor hergestellt werden, beispielsweise beim CVD-Verfahren dadurch, dass der gasförmigen Siliziumverbindung, z. B. Silan, eine gasförmige Borverbindung, wie Diboran, bzw. eine gasförmige Phosphorverbindung, wie Phosphin, zugesetzt wird.
Wenn die kristallinen Siliziumteilchen auf dem Glassubstrat der Solarzelle fixiert werden, kann die positiv dotierte kristalline Siliziumteilschicht, die auf den kristallinen Siliziumteilchen epitaktisch abgeschieden worden ist, zugleich die Frontelektrodenschicht bilden.
Vorstehend ist insbesondere die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen an und/oder in der Glasoberfläche eines Glassubstrats und die anschließende epitaktische Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht beschrieben.
Jedoch kann das Substrat, an und/oder in dessen Oberfläche die kristallinen Siliziumteilchen fixiert werden, auch durch eine Funktionsschicht der Dünnschichtsolarzelle oder des Dünnschichttransistors gebildet sein. D. h. die Substratoberfläche kann auch die Schichtoberfläche einer Funktionsschicht sein, wodurch die kristalline Silizium-Dünnschicht auf der mit den kristallinen Siliziumteilchen versehenen Funktionsschicht epitaktisch abgeschieden wird.
Die erfindungsgemäße Dünnschichtsolarzelle kann nach der Superstrat-Konfiguration hergestellt werden. D. h. auf dem Glassubstrat kann die Halbleiterschicht gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer transparenten, elektrisch leitfähigen Metalloxidschicht als Frontelektrodenschicht abgeschieden werden. Jedoch ist auch die Substrat-Konfiguration möglich. D. h. z. B. auf Glas oder einem anderen Material wie Kunststoff oder auf Metall wird z. B. eine leitfähige Rückelektrodenschicht z. B. aus Metall und eine transparente elektrisch leitfähige Schicht z. B. aus Metalloxid abgeschieden. An und/oder in der Oberfläche einer dieser Funktionsschichten erfolgt die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen. Anschließend kann der Ätzschritt durchgeführt werden und unmittelbar danach die epitaktische Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht, auf der z. B. die transparente Frontelektrodenschicht abgeschieden wird.
So können die kristallinen Siliziumteilchen z. B. auch auf der transparenten, elektrisch leitfähigen Metalloxidschicht fixiert werden, also die Substratoberfläche, an oder in der die kristallinen Siliziumteilchen fixiert werden, kann durch die Schichtoberfläche dieser Metalloxidschicht gebildet sein.
Wenn erfindungsgemäß eine Dünnschichtsolarzelle in der so genannten „Substratkonfiguration” abgeschieden wird, kann also auf dem Trägersubtrat, das aus Glas, Kunststoff oder Metall bestehen kann, eine leitfähige Rückelektrodenschicht z. B. aus Metall und ggf. eine transparente elektrisch leitfähige Schicht z. B. aus TCO abgeschieden werden. Auf oder in dieser Funktionsschicht erfolgt dann die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren. Anschließend wird der Ätzschritt mit Flusssäure oder durch Trockenätzen und unmittelbar folgend die epitaktische Silizium-Abscheidung z. B. mit einem Dotierprofil durch Dotierung z. B. mit Phosphor oder Bor durchgeführt. Danach erfolgt die Abscheidung einer transparenten Frontelektrode z. B. mit TCO.
Wenn die Dünnschichtsolarzelle demgegenüber in Superstrat-Konfiguration hergestellt wird, wird als Trägersubstrat, insbesondere Flachglas verwendet auf dem nacheinander z. B. eine transparente, elektrisch leitfähige Frontelektrodenschicht, eine Halbleiterschicht, eine Reflektorschicht und eine Rückelektrodenschicht vorgesehen sind. Dabei kann zwischen der Reflektorschicht und der Halbleiterschicht eine transparente, elektrisch leitfähige Schicht u. a. als Diffusionssperre vorgesehen sein. Auch kann die Reflektorschicht beispielsweise als Metallschicht ausgebildet sein und damit zugleich die Rückelektrodenschicht bilden. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht besteht vorzugsweise aus einem Metalloxid wie z. B. Indium-Zinn-Oxid(ITO) oder insbesondere aus dotiertem Zink- oder Zinnoxid.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
1 und 2 einen Schnitt durch eine Dünnschichtsolarzelle nach einer ersten bzw. zweiten Ausführungsform;
3 die Absorption der Sonnenstrahlung durch eine Ausführungsform der Solarzelle;
4a bis 4c REM-Aufnahmen kristalliner Siliziumschichten;
5 eine Draufsicht auf die kristalline Siliziumschicht nach dem Gitterschnitttest; und
6a und 6b das Ramanspektrum der kristallinen Siliziumschicht nach der Erfindung bzw. zum Vergleich von kristallinem und amorphem Silizium.
Gemäß 1 besteht die Solarzelle auf der Lichteinfallsseite (hν) aus einem Glassubstrat 1, auf dem eine kristalline Silizium-Dünnschicht 2 abgeschieden ist, die aus einer p-Schicht 3 an der Oberfläche des Glassubstrats 1 und einer n-Schicht 4 an der von der Lichteinfallsseite abgewandten Seite besteht. Es können dabei noch mehrere p-, n- und/oder i-Teilschichten zwischen der Teilschicht 3 und der Teilschicht 4 vorgesehen sein. Die Dicke der Siliziumschicht 2 kann z. B. 1 bis 5 μm betragen.
An der von der Lichteinfallsseite (hν) abgewandten Seite ist die Solarzelle mit einer Metallschicht 5 versehen, die als Rückelektrodenschicht dient und zugleich als Reflektorschicht ausgebildet sein kann. An der p-Teilschicht 3, die zugleich die Frontelektrodenschicht bildet, ist ein Metallleiter 6 angeschlossen.
Zur Herstellung der Solarzelle nach 1 wird die Oberfläche des Glassubstrats 1 z. B. im Heißformgebungsprozess mit kristallinen Siliziumteilchen bestäubt oder durch Schleifen, Läppen oder Polieren in Gegenwart von kristallinen Siliziumteilchen konditioniert. Anschließend wird das kristalline Silizium durch Gasphasenepitaxie auf den an der Oberfläche des Glassubstrats 1 fixierten kristallinen Siliziumteilchen online z. B. durch Sputtern schichtweise aufgewachsen, und zwar der p- oder n-Übergang durch zeitweises Coverdampfen z. B. von B oder P.
Das Glassubstrat 1 übernimmt dabei die Superstrat-Konfiguration und sorgt durch die Aufrauhung seiner Oberfläche für eine noch bessere Absorption des Lichts (hν) durch Streuung.
Gemäß 2 besteht die Solarzelle an der Lichteinfallsseite (hν) aus einem Glassubstrat 1, an das sich nacheinander eine elektrisch leitfähige transparente Indium-Zinn, Zinn- oder Zinkoxidschicht 7, eine amorphe Siliziumschicht 8, eine kristalline Siliziumschicht 9, eine elektrisch leitfähige transparente Indium-Zinn-, Zinn- oder Zinkoxidschicht 10, eine beispielsweise weiße Reflektorschicht 11 und eine Glasscheibe 12 als Rückseitenabdeckung anschließen.
Die Schicht 7 stellt die Frontelektrodenschicht und die Schicht 10 die Rückelektrodenschicht der Solarzelle dar.
Zur Herstellung der Solarzelle nach 2 wird auf die mit der Reflektorschicht 11 und der Zink- oder Zinnoxidschicht 10 versehene Glasscheibe 12 an der Rückseite der Solarzelle auf die Schicht 10 eine kristalline Siliziumteilchen enthaltende Sol-Gel-Schicht aufgebracht. Nach dem Trocknen der Sol-Gel-Schicht wird auf der Schicht 10, an der die kristallinen Siliziumteilchen fixiert sind, nach einem Ätzschritt z. B. mit Flusssäure die kristalline Siliziumschicht 9 epitaktisch aufgewachsen, worauf die amorphe Siliziumschicht 8 auf der kristallinen Siliziumschicht 9 abgeschieden wird. Anschließend kann das mit der Schicht 7 versehene Glassubstrat 1 aufgebracht werden. Die Dicke der kristallinen Siliziumschicht 9 kann z. B. 1 bis 5 μm betragen, die der amorphen In 3 ist der Unterschied in der Sensitivität der unterschiedlichen Silizium-Modifikationen und damit die Effizienz der Lichtumwandlung in elektrische Energie dargestellt. Dabei wird die wesentlich breitbandigere Absorption des Sonnenlichts g(λ) in der Schicht 9 durch kristallines Silizium S(λ)c-Si mit dem Absorptionsspektrum vor allem im nahen IR-Bereich durch Aufbringen der zusätzlichen amorphen Siliziumschicht 8 mit dem Absorptionsspektrum S(λ)a-Si deutlich, die die Zelle auch im UV- und sichtbaren Lichtwellenbereich zusätzlich empfindlicher macht.
Die 4a bis 4c zeigen rasterelektronenmikroskopische oder REM-Aufnahmen. Dabei ist als Substratoberfläche Borosilikatglas, an dem die kristallinen Siliziumteilchen fixiert worden sind, verwendet worden. Die so vorkonditionierte Substratoberfläche wurden zum Aufwachsen von kristallinem Silizium bei 300°C (4a), bei 600°C (4b) und Raumtemperatur (4c) im Fall der 4a und 4b nach der E-Beam-Evaporation-Technik und gemäß 4c durch Sputtern mit einer Schichtdicke von jeweils 1,2 μm bedampft. Die REM-Aufnahmen zeigen klar die Vorzugsrichtung beim Aufwachsen des kristallinen Siliziums.
Die Aufnahmen nach 4a und 4b stellen eine 50.000-fache und die Aufnahme nach 4c eine 100.000-fache Vergrößerung dar.
Die erfindungsgemäß auf einer Flachglasoberfläche bei 300°C durch E-Beam erzeugte kristalline Siliziumschicht wurde einem Gitterschnitttest unterworfen, bei dem mit einer Rasierklinge ein Gitter in die Schicht geschnitten wurde. Wie aus 5 ersichtlich, konnten außer dem Eingriffsbereich der Rasierklinge A keine Ablösungen der Schicht festgestellt werden.
In 6a ist das Ramanspektrum einer kristallinen Siliziumschicht dargestellt, die erfindungsgemäß bei 600°C mit E-Beam hergestellt worden ist. Zum Vergleich ist in 6b das Ramanspektrum von kristallinem Silizium (c-Si) und amorphem Silizium (a-Si) dargestellt. Danach zeigt die schmalbandige Absorption bei ca. 520 cm^–1 der erfindungsgemäß etwa 1 μm dicken kristallinen Siliziumschicht eine Kristallinität von mehr als 80%.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0154452 A1 [0005]
US 2007/0048968 A1 [0007]
WO 2006/112995 A2 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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Claims

Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle oder eines Dünnschichttransistors mit einer kristallinen Silizium-Dünnschicht (2, 9) auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass an und/oder in der Oberfläche des Substrats kristalline Siliziumteilchen fixiert werden und anschließend die kristalline Silizium-Dünnschicht (2, 9) epitaktisch abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des kristallinen Siliziumteilchens nach ihrer Fixierung an und/oder in der Oberfläche des Substrats und vor der epitaktischen Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht (2, 9) geätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ätzen mit Flusssäure oder in einem Trockenätzschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Silizium-Dünnschicht (2) aus mehreren unterschiedlich dotierten Teilschichten (3, 4) besteht, die online nacheinander epitaktisch abgeschieden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen, die an und/oder in der Substratoberfläche fixiert werden, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 5 μm, bevorzugt weniger als 1 μm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Teilchengröße der kristallinen Siliziumteilchen weniger als 1/5 der Dicke der abgeschiedenen kristallinen Silizium-Dünnschicht (2, 9) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen zur epitaktischen Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht (2) auf einem Glassubstrat (1) an und/oder in der Glasoberfläche des Glassubstrats fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassubstrat (1) Flachglas ist und die kristallinen Siliziumteilchen an der Flachglasoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Glassubstrat (1) Kalknatronglas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 8 bis 9,5 × 10^–6/K oder Borosilikatglas oder alkhalifreies Silikatglas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 3 bis 6 × 10^–6/K oder eine Glaskeramik mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 0,5 bis 1,5 × 10^–6/K bei 20°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Silizium-Dünnschiht (2) bei einer Temperatur des Glassubstrats von höchstens 750°C abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Glassubstrates (1) bei der epitaktischen Abscheidung der Teilschichten variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht (2) oder eine ihrer Teilschichten in einer thermischen Nachbehandlung bei einer kurzzeitigen Schichttemperatur von höchstens 1000°C erfolgt und ein SPC Prozess (Solid Phase Crystallization) zur Umwandlung von teilamorph in fast vollständig kristallin durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht (2) durch chemische Dampfabscheidung, physikalische Dampfabscheidung, plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung, Elektronenstrahlverdampfung oder Sputtern erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der kristallinen Silizium-Dünnschicht (2, 9) in einer Hochvakuumapparatur mit einem Restgasdruck von 10^–6 bis 10^–8 mbar erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die kristalline Silizium-Dünnschicht (2, 9) oder eine ihrer Teilschichten (3, 4) bei der Abscheidung einer aktivierten Wasserstoff enthaltenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der aktivierte Wasserstoff durch ein Hochfrequenz-Wasserstoff-Gasentladungsplasma, durch ein DC-Wasserstoff-Gasentladungsplasma oder ein thermokatalytisches Verfahren bei einem auf bis 600°C beheizten Glassubstrat bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen durch Zerkleinern von kristallinem oder polykristallinem Silizium unter Ausnutzung der Spaltbarkeit der (111) Kristallfläche hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das kristalline oder polykristalline Silizium, das zu den kristallinen Siliziumteilchen zerkleinert wird, nach dem Czochralski-, EFG-, VGF-, Blockguss- oder Bridgman-Verfahren hergestellt wird oder aus Sägeabrieb und/oder dem Verschnitt dieser Materialien in der Waferfabrikation aufgearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen durch Druck an und/oder in der Substratoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen durch Aufblasen einer Pulvers oder Aufsprühen einer Suspension der kristallinen Siliziumteilchen oder Herausziehen des Substrats aus einer Suspension der kristallinen Siliziumteilchen an der Substratoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen an und/oder in der Flachglasoberfläche durch Aufblasen des Pulvers oder Aufsprühen der Suspension der kristallinen Siliziumteilchen auf die weiche Glasoberfläche während des Formgebungsprozesses bei der Flachglasherstellung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die weiche Glasoberfläche eine Viskosität von 10^–5 bis 10^–13 mPa/s aufweist.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachglasoberfläche bei der Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen einer reduzierenden Atmosphäre ausgesetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen durch ein Verfahren, bei dem die Substratoberfläche und an die Substratoberfläche gedrückte kristalline Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, an und/oder in der Glasoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verfahren, bei dem die Substratoberfläche und die kristallinen Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, kristalline Siliziumteilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 10 μm verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, bei dem die Substratoberfläche und die kristallinen Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, mit einer Aufschlämmung der kristallinen Siliziumteilchen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratoberfläche während des Verfahrens, bei dem die Substratoberfläche und die kristallinen Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, einer Ultraschallbehandlung ausgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren, bei dem die Substratoberfläche und die kristallinen Siliziumteilchen relativ zueinander bewegt werden, ein Polieren, Schleifen und/oder Läppen der Glasoberfläche mit den kristallinen Siliziumteilchen ist.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasoberfläche des Glassubstrats zur Fixierung der kristallinen Siliziumteilchen aufgeraut wird und die kristallinen Siliziumteilchen durch Relativbewegung der aufgerauten Glasoberfläche gegenüber einem an die aufgeraute Glasoberfläche gedrückten Körper aus kristallinem Silizium an und/oder in der Glasoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen durch Sandstrahlen oder einen Hochdruckwasserstrahl an und/oder in der Glasoberfläche fixiert werden, wobei der Sand beim Sandstrahlen und das Abrasiv in dem Hochdruckwasserstrahl zumindest teilweise aus kristallinen Siliziumteilchen besteht.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen in dem Sand oder Abrasiv eine Teilchengröße von 1 bis 25 μm aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen eine Teilchengröße von weniger als 1 μm, insbesondere weniger als 100 nm aufweisen und ohne Verwendung eines Bindemittels an der vorzugsweise frisch hergestellten oder frisch gereinigten Substratoberfläche fixiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass durch nachträgliche Ultraschall- und/oder Megaschallreinigung die Größenverteilung der kristallinen Siliziumteilchen zu kleineren Teilchengrößen von vorzugsweise weniger als 100 nm verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen nach dem Sol-Gel-Prozess durch Suspendieren der kristallinen Siliziumteilchen in dem Sol oder Gel, Auftragen der Suspension auf die Substratoberfläche und Trocknen des Gels an der Substratoberfläche fixiert werden, wobei die Siliziumteilchen vorzugsweise um den Faktor 2–5 Mal größer sind als die Dicke der Gelschicht nach dem Trocknen.
Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelschicht nach dem Trocknen eine Schichtdicke von 50 bis 400 nm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension durch Siebdruck oder Tauchen der Substratoberfläche in die Suspension auf die Substratoberfläche aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kristallinen Siliziumteilchen an und/oder in der von der Lichteinfallseite (hν) abgewandten Oberfläche des der Lichteinfallseite (hν) zugewandten transparenten Substrats (1) der Solarzelle fixiert werden.
Verfahren nach Anspruch 4 und 37, dadurch gekennzeichnet, dass eine positiv dotierte kristalline Siliziumteilschicht (3) an der Oberfläche des transparenten Substrats (1) mit den darin fixierten kristallinen Siliziumteilchen abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat, an/oder in dessen Oberfläche die kristallinen Silizium-Teilchen fixiert werden, eine transparente, elektrisch leitfähige Funktionsschicht (10) der Solarzelle ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle das Substrat als Trägersubstrat aufweist, auf dem nacheinander eine transparente elektrisch leitfähige Frontelektrodenschicht (7), eine Halbleiterschicht, die zumindest teilweise aus einer kristallinen Siliziumschicht (9) besteht, eine Reflektorschicht (11) und eine Rückelektrodenschicht (10) als Funktionsschichten vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 39 und 40, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente, elektrisch leitfähige Funktionsschicht (10) zwischen der Reflektorschicht (11) und der Halbleiterschicht vorgesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektorschicht durch eine Metallschicht gebildet wird, die zugleich die Rückelektrodenschicht bildet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontelektrodenschicht (7) und/oder die Funktionsschicht (10) zwischen der Reflektorschicht (11) und der Halbleiterschicht aus einem Metalloxid besteht.
Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalloxid Indium-Zinn-Oxid oder dotiertes Zink- oder Zinnoxid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 40 oder 44, dadurch gekennzeichnet, dass die epitaktisch abgeschiedene kristalline Siliziumschicht (9) auf der von den kristallinen Siliziumteilchen abgewandten Seite mit einer amorphen Siliziumschicht (8) versehen wird.