DE68923061T2

DE68923061T2 - Sonnenzelle.

Info

Publication number: DE68923061T2
Application number: DE68923061T
Authority: DE
Inventors: Shigeru C O Mitsubishi Hokuyo; Hideo C O Mitsubishi Matsumoto; Takao C O Mitsubishi Denki Oda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-11-16
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2009-11-08
Also published as: EP0369666A2; EP0369666B1; DE68923061D1; EP0369666A3; US5009720A

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle bzw. Sonnenzelle und insbesondere eine derartige Solarzelle, die aus einem Verbindungshalbleiter hergestellt ist, und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Eine Vielzahl von derartigen Zellen kann geeigneterweise miteinander in Reihe geschaltet werden, um eine Solargenerator- bzw. eine Sonnenkraftmaschinen-Anordnung zu bilden.
Eine Solarzelle ist im wesentlichen eine Halbleitereinrichtung mit einem Diodenaufbau, der darin einen p-n-Übergang enthält. Eine derartige Solarzelle erzeugt eine relativ geringe Spannung. Wenn eine praktische Solargenerator-Anordnung erwünscht ist, wird dementsprechend gewöhnlich eine Vielzahl von Solarzellen in Reihe geschaltet, so daß die Summe der einzeln erzeugten Spannungen gleich einer gewünschten Spannung wird. Es ist auch hinreichend bekannt, daß eine Vielzahl derartiger Reihenkombinationen bzw. -schaltungen von Solarzellen parallel geschaltet werden kann, um einen gewünschten Ausgangsstrom zu erzeugen.
Wenn einige von einer Vielzahl von in Reihe geschalteten Zellen einer Solargenerator-Anordnung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau in irgendeinen Schatten während des Betriebs tritt, so daß keine Sonnenstrahlung auf diese Zellen fällt, können die Zellen im Schatten keine Spannungen erzeugen, sondern sie blockieren stattdessen den Stromfluß in der Sonnengenerator-Anordnung. Deswegen nimmt die durch die Solargenerator-Anordnung erzeugte Leistung wesentlich ab. Betrachtet man darüber hinaus die Zellen als Dioden, nimmt der p-n-Übergang einer Zelle im Schatten die Summe der durch die anderen, in Reihe geschalteten Zellen erzeugten Spannungen als Rückwärtsspannung auf. Falls die Durchbruchsfestigkeit dieser Zelle (d.h. eine Durchbruchsspannung und eine zulässige Stromstärke) gering ist, kann der p-n-Übergang beschädigt werden, so daß der Einfluß dieser Zelle wesentlich verringert wird oder verloren geht.
Es gibt zwei Verfahren zum Beseitigen des vorstehend beschriebenen Problems. Ein erstes besteht darin, einem Durchbruchsspannung einer Zelle durch Verwenden einer geringen Störstellenkonzentration für eine Basisschicht der Zelle zu erhöhen. Allgemein ist es jedoch erforderlich, daß sich ein p-n-Übergang einer Solarzelle in der Nähe der auf die Oberfläche der Zelle einfallenden Sonnenstrahlung befindet und insbesondere der Abstand von der Oberfläche eines p-n-Übergangs einer Zelle für Weltraumanwendungen weniger als 0,3 bis 0,5 um sein sollte, damit das Ansprechen auf kurzwellige Strahlung erhöht wird. Praktisch ist es sehr schwierig, einen derart wie oben erwähnt flachen p-n-Übergang durch eine Diffusionstechnologie in einer Basisschicht herzustellen, die eine Störstellenkonzentration von beispielsweise von 10¹³ bis 10¹&sup4; Atomen pro cm³ aufweist, die zum Erzeugen einer Durchbruchsspannung von einigen hundert Volt erforderlich ist. Es ist auch schwierig, eine wie vorstehend erwähnt derart geringe Störstellenkonzentration durch eine Kristallwachstum- Technologie zu erhalten. Deswegen besteht allgemein eine Beschränkung der Durchbruchsspannung, die durch dieses erste Verfahren erhöht werden kann. Insbesondere ist dieses Verfahren für Hochspannungsgenerator-Anordnungen nicht geeignet.
Ein zweites Verfahren besteht darin, eine umgekehrt gepolte bzw. gegengepolte Schutzdiode parallel zu einer Zelle zu schalten. Dieses Verfahren einer Verwendung einer umgekehrt gepolten bzw. gegengepolten, parallel geschalteteten Diode kann praktisch sein, aber zum Schalten von Schutzdioden für eine Anzahl von Reihenschaltungen von Zellen ist nicht nur Raum für die Schutzdioden erforderlich, sondern die Herstellung von Solargenerator-Anordnungen mit derartigen Schutzdioden benötigt Zeit und Arbeit, was verursacht, daß die Anordnungen kostspielig werden. Außerdem nimmt die Zuverlässigkeit derartiger Anordnungen wegen der Zunahme der Anzahl der Bestandteile ab. Dies ist insbesondere ein Nachteil bei Anordnungen, die im Weltraum eingesetzt werden und deshalb eine hohe Zuverlässigkeit benötigen.
Das US-Patent Nr. 3 912 539, das am 14. Oktober 1975 Vincent Magee erteilt und auf Ferranti Limited übertragen wurde, offenbart eine Solarzellen-Anordnung mit einer Vielzahl von Zellen. Jede Zelle gemäß diesem US-Patent weist einen photovoltaischen Bereich mit einer großen Fläche und einen Dioden- Bereich mit einer kleinen Fläche auf. Die photovoltaischen Bereiche sind miteinander in Reihe und die Dioden-Bereiche als Schutzdioden parallel mit den entsprechenden, ihnen zugehörigen photovoltaischen Bereichen geschaltet. Die Anordnung dieser Art ist von den vorstehend beschriebenen Nachteilen relativ frei. Jedoch werden diese Zellen durch Trennen eines einzelnen p-n-Übergangs in einen photovoltaischen Bereich mit einer großen Fläche und einen Dioden-Bereich mit einer kleinen Fläche durch einem Einschnitt gebildet, und die auf diese Weise gebildeten photovoltaischen Bereiche und Dioden-Bereiche teilen sich eine von den p- und n-Schichten. Dementsprechend ist bei einer Zellen-Anordnung der Dioden-Bereich jeder Zelle parallel mit dem photovoltaischen Bereich der nächsten Zelle geschaltet. Dieses erfordert komplizierte und zeitraubende Verbindungen bei der Anordnung. Darüber hinaus ist es nachteiligerweise erforderlich, eine diskrete Schutzdiode für den photovoltaischen Bereich der ersten Zellenstufe anzuschließen.
H. Matsutani offenbart in der japanischen Patentanmeldung Nr. 59-190 041 (Offenlegungsschrift Nr. 61-67 968) eine Zelle, die einen p-n-Übergang, der einen photovoltaischen Bereich bildet, und einen kleinen Diffusionsbereich mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in einem Teil der p-Typ- oder n- Typ-Schicht des p-n-Übergangs des photovoltaischen Bereichs aufweist. Der kleine Diffusionsbereich bildet einen anderen p-n-Übergang mit der p-Typ- oder n-Typ-Schicht, in der er ausgebildet ist. Dieser zusätzliche p-n-Übergang dient als Schutzdiode. Die in dieser japanischen Patentanmeldung offenbarten Zellen weisen jedoch dieselben Nachteile wie diejeniden der Zellen auf, die in dem vorstehend erwähnten US-Patent offenbart sind, weil sich der photovoltaische Bereich und der Schutzdioden-Bereich eine p-Typ-Schicht oder eine n-Typ- Schicht teilen.
Es ist dann vorgeschlagen worden, einen photovoltaischen Bereich und eine Schutzdiode auszubilden, die aus einer Einheit bestehen und gegenparallel geschaltet sind, so daß eine Solargenerator-Anordnung hergestellt werden kann, ohne diskrete Dioden als Schutzdioden zu verwenden.
GaAs-Solarzellen, die auf dieser Konzeption beruhen, sind durch M. Yoshida und andere in der japanischen Patentanmeldung Nr. 56-69 607 (Offenlegungsschrift Nr. 57-184 225) und der japanischen Patentanmeldung Nr. 56-90 109 (Offenlegungsschrift Nr. 57-204 180) offenbart.
Zum Herstellen einer eingebauten Schutzdiode in einer Zelle ist es gewöhnlich erforderlich, eine n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht von seinem photovoltaischen Bereich und eine n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht von dem Schutzdioden-Bereich gegenseitig zu isolieren. Gemäß den in den letzten beiden japanischen Patentanmeldungen offenbarten Technologien werden zum Herstellen dieser elektrischen Isolation zwei voneinander beabstandete Solarzellen-Anordnungen auf dem halb-isolierenden Substrat aus einem Material wie GaAs gebildet, und eine der beiden Solarzellen-Anordnungen wird als photovoltaischer Bereich und die andere als Schutzdiode verwendet.
Da das Substrat bei einer Solarzelle der in den vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldungen Nr. 56-69 607 und Nr. 56-90 109 offenbarten Art halbsolierend ist, die einen photovoltaischen Bereich und einen Dioden-Bereich aufweisen, kann eine n-Typ (oder p-Typ-) Elektrode, die ein Gegenstück der Elektrode auf der lichteinfallenden Oberfläche des photovoltaischen Bereichs ist, nicht auf der rückwärtigen Oberfläche des Substrats gebildet werden. Zum Erzeugen der n-Typ- (oder p-Typ-) Elektrode wird ein Teil einer p-Typ- (oder n-Typ-) Schicht des photovoltaischen Bereichs in der Nähe der lichteinfallenden Oberfläche entfernt, um eine n-Typ- (oder p-Typ- ) Schicht unter dem entfernten Teil der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht zu belichten, und dann kann die n-Typ- (oder p-Typ-) Elektrode auf dem belichteten n-Typ- (oder p-Typ-) Schichtbereich gebildet werden. Bei diesem Aufbau nimmt jedoch wegen eines seitlichen Widerstands bei der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht der innere Reihenwiderstand der Solargenerator-Anordnung zu, weswegen der photoelektrische Wirkungsgrad abnimmt. Da außerdem ein Teil der lichteinfallenden Oberfläche durch die n-Typ- (oder p-Typ-) Elektrode belegt wird, wird die effektive Lichtaufnahmefläche verringert, was den photoelektrischen Wirkungsgrad weiter verringert. Zum Belichten des Teils der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht, an der die Elektrode gebildet werden soll, muß die Ätztiefe genau gesteuert werden, wenn die p-Typ- (oder n-Typ-) Schicht, die über dem Teil der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht liegt, selektiv geätzt wird. Falls die p-Typ- (oder n-Typ-) und die n-Typ (oder p-Typ-) Schichten aus demselben Material bestehen, ist eine derartig genaue Ätztiefen-Steuerung sehr schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Solarzelle mit einer als eine Einheit ausgebildeten Kombination eines photovoltaischen Bereichs und einer Schutzdiode, die gegenparallel geschaltet sind, und insbesondere eine derartige Solarzelle zu schaffen, die dazu geeignet ist, in Reihe mit einer Vielzahl von anderen gleichartigen Zellen geschaltet zu werden, damit eine Solargenerator-Anordnung gebildet wird, die eine gewünschte Größe einer Ausgangsspannung erzeugen kann.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Solarzelle mit einer als eine Einheit ausgebildeten Kombination eines photovoltaischen Bereichs und einer Schutzdiode, die gegenparallel geschaltet sind, und insbesondere eine derartige Solarzelle zu schaffen, die einen kleinen internen Reihenwiderstand und eine relativ große effektive Lichtaufnahmefläche aufweist. Gemäß diesem Merkmal der Erfindung wird eine praktische Lösung für das Problem der Verringerung des photoelektrischen Wirkungsgrades geschaffen.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine vorstehend beschriebene Solarzelle zu schaffen, deren Herstellung keine genaue Steuerung der Verarbeitungsbedingungen, die als schwierig beschrieben worden sind, sondern eine relativ einfache Verarbeitung erfordert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein relativ einfaches Verfahren zum Herstellen einer neuartigen Solarzelle mit einer als eine Einheit ausgebildeten Kombination eines photovoltaischen Bereichs und einer Schutzdiode zu schaffen, die gegenparallel geschaltet sind.
Die die vorstehend beschriebenen Ziele der vorliegenden Erfindung erfüllenden Solarzellen weisen einen grundsätzlichen Aufbau auf, der nachstehend beschrieben ist. Bei einem Teil einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, bei dem ein photovoltaischer Bereich einer Solarzelle gebildet werden soll, wird ein erster Halbleiterbereich mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der umgekehrt zu dem des Substrats ist, und ein zweiter Halbleiterbereich mit dem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet, der von dem Substrat durch den ersten Halbleiterbereich getrennt ist. Eine Schutzdiode wird in diesem zweiten Halbleiterbereich ausgebildet. Ein photovoltaischer Bereich einer Solarzelle mit einem Verbindungshalbleiter wird in dem verbleibenden Bereich der ersten Oberfläche des Substrats mit dem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet. Eine erste (Vorder-Oberflächen-) Elektrode der Solarzelle wird derart gebildet, daß sie eine oberste Halbleiterschicht des photovoltaischen Bereichs mit dem zweiten Halbleiterbereich verbindet. Außerdem ist ein Leiter zum elektrischen Anschließen einer obersten Halbleiterschicht der Schutzdiode mit der obersten Oberfläche des Substrats vorgesehen. Eine zweite (Rück-Oberflächen-) Elektrode wird auf der gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Substrats gebildet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Solarzelle geschaffen mit einem Halbleitersubstrat mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und mit einer ersten Oberfläche, bei der ein photovoltaischer Bereich der Zelle gebildet wird, einem ersten Halbleiterbereich mit einem umgekehrten zweiten Leitfähigkeitstyp, der in einem Bereich der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet wird, und mit einem zweiten Halbleiterbereich mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der durch den ersten Bereich von dem Substrat getrennt ist. Eine Schutzdiode und der photovoltaische Bereich mit den gestapelten Schichten desselben Verbindungshalbleitermaterials werden jeweils in einem Teil, bei dem der erste Halbleiterbereich ausgebildet wird, und in dem verbleibenden Bereich der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet. Eine erste (Vorder-Oberflächen-) Elektrode der Zelle ist zum elektrischen Anschließen einer obersten Halbleiterschicht des photovoltaischen Bereichs mit dem zweiten Halbleiterbereich, der durch den ersten Halbleiterbereich von dem Substrat getrennt ist, und außerdem ein Leiter zum elektrischen Anschließen einer obersten Halbleiterschicht der Schutzdiode mit der ersten Oberfläche des Substrats vorgesehen. Eine zweite (Rück-Oberflächen-) Elektrode der Solarzelle ist auf der zweiten gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats ausgebildet.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist die Schutzdiode bei dem vorstehend beschriebenen grundlegenen Aufbau einen p-n-Übergang auf, der zwischen dem zweiten Halbleiterbereich mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und einem dritten Halbleiterbereich mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist, der in dem zweiten Halbleiterbereich ausgebildet ist.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle umfaßt ein Herstellen eines Halbleitersubstrats mit einem ersten Leitfähigkeitstyp mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptoberflächen, ein Bilden durch Diffusion oder Ionenimplantation eines ersten Halbleiterbereichs mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der umgekehrt zu dem des Substrats ist, in einem Teil der ersten Hauptoberfläche des Substrats, und auch eines zweiten Halbleiterbereichs mit dem ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des ersten Halbleiterbereichs, ein Kristallziehen einer ersten Schicht aus einem Verbindungshalbleiter mit dem ersten Leitfähigkeitstyp über der ersten Hauptoberfläche des Substrats einschließlich der Oberflächen der ersten und zweiten Bereiche, ein Kristallziehen einer zweiten Schicht aus dem Verbindungshalbleiter mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Verbindungshalbleiter-Kristallschicht, ein Ätzen und Entfernen vorbestimmter Teile der ersten und zweiten Schichten zum Trennen eines Schutzdioden- Bereichs mit den in dem zweiten Halbleiterbereich angeordneten ersten und zweiten Schichten von einem photovoltaischen Bereich mit den ersten und zweiten Schichten in dem ersten Oberflächenbereich des Substrats außerhalb der Begrenzung des ersten Halbleiterbereichs, ein Bilden einer metallischen Schicht, die die zweite Verbindungshalbleiter-Schicht des photovoltaischen Bereichs mit dem zweiten Halbleiterbereich verbindet, und einer metallischen Schicht, die die zweite Verbindungshalbleiter-Schicht des Schutzdioden-Bereichs mit der ersten Hauptoberfläche des Substrats elektrisch verbindet, und ein Erzeugen einer metallischen Schicht auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrats.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens zum Herstellen einer Solarzelle wird zunächst ein Halbleitersubstrat mit einem ersten Leitfähigkeitstyp mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Hauptoberflächen hergestellt, ein erster Halbleiterbereich mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der umgekehrt zu dem des Substrats ist, durch Diffusion oder Ionenimplantation in einem Teil der ersten Hauptoberfläche des Substrats gebildet, ein zweiter Halbleiterbereich mit dem ersten Leitfähigkeitstyp durch Diffusion oder Ionenimplantation innerhalb der Begrenzung des ersten Halbleiterbereichs gebildet und ein dritter Halbleiterbereich mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp dann durch Diffusion oder Ionenimplantation innerhalb der Begrenzung des ersten Halbleiterbereichs gebildet. Eine erste Kristallschicht eines Verbindungshalbleiters mit dem ersten Leitfähigkeitstyp wird auf der ersten Hauptoberfläche des Substrats und eine zweite Kristallschicht des Verbindungshalbleiters mit der zweiten Leitfähigkeit auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht gezogen. Vorbestimmte Teile der ersten und zweiten Schichten werden geätzt und entfernt, damit ein photovoltaischer Bereich der Zelle mit den ersten und zweiten Verbindungshalbleiter-Schichten nur auf dem ersten Hauptoberflächenteil außerhalb der Begrenzung des ersten Halbleiterbereichs gebildet wird. Danach wird eine metallische Schicht, die die zweite Schicht des photovoltaischen Bereichs an den zweiten Bereich elektrisch anschließt, und eine metallische Schicht gebildet, die den dritten Bereich innerhalb des zweiten Bereichs an die erste Oberfläche des Substrats elektrisch anschließt. Dann wird eine metallische Schicht auf die zweite Hauptoberfläche des Substrats aufgebracht.
Gemäß einem Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird eine Kristallwachstum-Verhinderungsschicht auf einem Bereich der ersten Hauptoberfläche des Substrats aufgebracht, an dem die Kristallschichten eines Verbindungshalbleiters nicht gezogen werden müssen, so daß das Ätzverfahren entfallen kann, das andererseits erforderlich gewesen wäre.
Die Solarzelle verwendet ein Halbleitersubstrat, weswegen positive und negative Elektroden der Zelle jeweils auf den Vorder- und Rück-Oberflächen des Substrats angeordnet werden können. Dementsprechend ist es nicht erforderlich, die lichteinfallende Seite der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht zum Bilden einer Elektrode zu belichten, die dem Substrat in dem photovoltaischen Bereich benachbart ist, im Gegensatz zu der lichteinfallenden Seite der Elektrode, die gemäß dem Stand der Technik erforderlich ist. Dies beseitigt die Opferung einer beträchtlichen Fläche der lichtaufnehmenden Oberfläche und auch das Hinzufügen eines internen Reihenwiderstands, der durch einen seitlichen Widerstand der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht verursacht werden könnte. Dementsprechend kann eine unerwünschte Verringerung des photoelektrischen Wirkungsgrades verhindert werden. Darüber hinaus ist, da ein selektives Ätzen entfällt, das zum Belichten der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht zum Bilden der vorstehend erwähnten Elektrode erforderlich ist, keine genaue Ätzsteuerung erforderlich, so daß das Herstellungsverfahren vereinfacht wird und die Kosten der Solarzelle verringert werden können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel,
Fig. 2A bis 2D Querschnittsansichten, die zum Erläutern der Zustände und Anordnungen bei verschiedenenen Herstellungsschritten der Solarzelle gemäß Fig. 1 dienen,
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel und
Fig. 4A bis 4D Querschnittsansichten, die zum Erläutern der Zustände und Anordnungen bei verschiedenenen Herstellungsschritten der Solarzelle gemäß Fig. 3 dienen.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer Solarzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Solarzelle gemäß Fig. 1 ist eine GaAs-/Si-Solarzelle, die eine aus GaAs gebildete Schutzdiode enthält. Ein n-Typ-Si-Substrat 100 weist eine erste Hauptoberfläche 101 und eine zweite Hauptoberfläche 102 auf. Ein photovoltaischer Bereich 200 der Solarzelle und ein Schutzdiode 300 sind auf der ersten Hauptoberfläche 101 des Substrats 100 ausgebildet. Der photovoltaische Bereich 200 weist einen Mehrschichtenaufbau auf, der eine n-Typ-GaAs- Schicht 201 mit hoher Störstellenkonzentration auf der Substrat-Hauptoberfläche 101, eine Gitteranpassungsschicht 202 mit einem GaAs-/AlGaAs-Mehrschichtenaufbau, eine n-Typ-GaAs- Schicht 203, eine p-Typ-GaAs-Schicht 204 und eine p-Typ AlGaAs-Schicht 205 zum Verhindern aufweist, daß in der p-Typ- GaAs-Schicht 204 erzeugte Elektronen infolge Oberflächenkombination verschwinden. Die Schutzdiode 300 weist Schichten 301, 302, 303, 304 und 305 auf, die aus denselben Materialien wie die Schichten 201, 202, 203, 204 bzw. 205 des photovoltaischen Bereichs 200 bestehen. Ein p-Typ-Si-Bereich 105, der einen Teil der Hauptoberfläche 101 des Substrats enthält, und ein n-Typ-Si-Bereich 106 werden innerhalb der Begrenzung des p-Typ-Si-Bereichs 105 gebildet, der einen Teil der Hauptoberfläche 101 enthält. Es wird ein Siliziumnitrid- (Si&sub3;N&sub4;-) Film 108 gebildet. Eine erste oder positive (Vorderoberflächen-) Elektrode 401 verbindet die Schicht 204 und die Schicht 106. Eine Leiterschicht 402 verbindet die p-Typ-AlGaAs-Schicht 305 der Schutzdiode 300 mit dem Substrat 100. Es ist eine zweite oder negative (Ruckoberflächen-) Elektrode 403 vorgesehen.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Herstellen der Solarzelle gemäß Fig. 1 unter Bezugnahme auf die Querschnittsansichten des Aufbaus bei verschiedenen Schritten gemäß Fig. 2 erläutert.
Zunächst werden Siliziumoxid- (SiO&sub2;-) Filme 103 durch thermische Oxidation der gegenüberliegenden Hauptoberflächen des n- Typ-Si-Substrats 100 bei 1000 bis 1200 ºC gebildet und ein Teil des Oxidfilms 103 auf der ersten Hauptoberfläche 101 durch eine hinreichend bekannte Photoätztechnik entfernt, damit ein Fenster 104 in dem Film 103 gebildet wird. Auf diese Weise wird eine gewünschte Maske zur selektiven Diffusion gebildet (Fig. 2A). Das Substrat mit dieser selektiven Diffusionsmaske wird einer Wärmebehandlung zum Beschichten bei ungefähr 900 ºC für 30 bis 90 Minuten in einer N&sub2;- (Stickstoff-) Atmosphäre unterzogen, die ungefähr 1,5 % B&sub2;H&sub6; (Diboran) und ungefähr 0,5 % O&sub2; (Sauerstoff) zur Beschichtung mit B (Bor) enthält, und danach wird die Anordnung einer Durchdringungsbzw. Penetrations-Bearbeitung bei 1200 ºC für einige Stunden unterzogen, damit B durch das Fenster 104 in das Substrat diffundiert wird. Auf diese Weise wird der p-Typ-Bereich 105 gebildet. Dann wird eine selektive Diffusionsmaske mit einem (nicht dargestellten) kleineren Fenster innerhalb des Fensters 104 gebildet und die Anordnung einer ähnlichen wie der vorstehend beschriebenen Beschichtungsbehandlung bei ungefähr 1000 ºC in einer N&sub2;-Atmosphäre unterzogen, die ungefähr 2 % PH&sub3; (Phosphin) und ungefähr 1 % O&sub2; (Sauerstoff) enthält. Dann wird die Anordnung einer wie vorstehend erwähnten Durchdringungs- bzw. Penetrations-Behandlung unterzogen, damit P (Phosphor) zum Bilden des n-Typ-Bereichs 106 gebildet wird.
Die vorstehend beschriebenen p-Typ- und n-Typ-Bereiche können durch eine Ionenimplantationstechnologie anstelle einer Diffusionstechnologie gebildet werden. In einem derartigen Fall wird die Photoresistmaske, die zum Erzeugen des Fensters 104 in dem Oxidfilm 103 verwendet worden ist, nun als Maske zur Ionenimplantation verwendet. Der p-Typ-Bereich 105 wird durch Implantieren von B von einer p-Typ-Störstellenquelle, beispielsweise von BF&sub3; (Bor-Trifluorid) gebildet. Der n-Typ-Bereich 106 wird durch Implantieren von As oder P aus einer n- Typ-Störstellenquelle wie AsH&sub3; (Arsenwasserstoff bzw. Arsen) oder PH&sub3; (Phosphin) gebildet. Die Ionen werden mit einer Energie von 50 bis 100 keV implantiert.
Danach wird der Siliziumoxidfilm 103 auf der ersten Hauptoberfläche 101 des Substrats 100 mit einer herkömmlichen Ätzflüssigkeit wie einer wässrigen Lösung wie Fluorwasserstoffsäure bzw. Flußsäure oder Ammoniumfluorid entfernt. Danach wird zum Bilden eines p-n-Übergangs 206, der als GaAs- Solarzelle auf derselben Hauptoberfläche 101 dient, eine MOCVD-Technik (metallorganische Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren) verwendet, damit ein Stapels von Schichten durch aufeinanderfolgendes Ziehen der n-Typ-GaAs- Schicht 201 mit hoher Störstellenkonzentration, der Gitteranpassungsschicht 202, der n-Typ-GaAs-Schicht 203, der p-Typ-GaAs-Schicht 204 und der p-Typ-AlGaAs-Schicht 205 gebildet wird. Die Bildung der GaAs-Schichten wird in einem Reaktionsofen ausgeführt, der auf ungefähr 800 ºC gehalten wird und in den (CH&sub3;)&sub3;Ga (Trimethylgallium) und AsH&sub3; (Arsin bzw. Arsenwasserstoff) eingeführt werden, wobei H&sub2; als Trägergas verwendet wird. Zum Bilden der n-Typ-Schichten werden Zn in Form von (C&sub2;H&sub5;)&sub2;Zn (Diethylzink) als Störstelle und zum Bilden der P-Typ-Schichten Se (Selen) in Form von H&sub2;Se (Selenwasserstoff) als Störstelle hinzugefügt. Die AlGaAs-Schicht wird auf ähnliche Weise durch Hinzufügen von (CH&sub3;)&sub3;Al- (Trimethylaluminium-) Gas zu dem vorstehend erwähnten H&sub2;, (CH&sub3;)&sub3;Ga und AsH&sub3; gebildet. Zum Erzeugen einer p-Typ-Leitfähigkeit wird H&sub2;Se hinzugefügt. Gewöhnlich weist die Schicht 202 einen Stapel von drei bis zehn AlGaAS-/GaAs-Schichten auf.
Danach werden Teile der gasphasenbehandelten Schichten 201 bis 205 von den Teilen der Oberflache des Si-Substrats 100 entfernt, an denen die p-n-Übergänge (der p-n-Übergang zwischen dem Substrat und dem Bereich 106 und der p-n-Übergang zwischen den Bereichen 105 und 106) die Oberfläche 101 und die Oberflächen der Bereiche des p-Typ-Bereichs 105 und des n-Typ-Bereichs 106 schneiden. Diese Entfernungs-Behandlung wird durch eine hinreichend bekannte selektive Ätztechnik durchgeführt, die beispielsweise eine wässrige Lösung einer Fluorwasserstoffsäure bzw. Flußsäure oder Salpetersäure als Ätzmittel verwendet. Auf diese Weise sind der photovoltaische Bereich 200 und der Schutzdioden-Bereich 300 in unabhängige Bereiche aufgeteilt (Fig. 2C). Gemäß der Zeichnung sind die die Schutzdiode 300 bildenden Schichten mit den Bezugszeichen 301, 302, 303, 304 und 305 versehen, die den entsprechenden Schichten 201, 202, 203, 204 und 205 des photovoltaischen Bereichs 200 entsprechen.
Anstelle des Ätzens und Entfernens von Teilen der Schichten zum Trennen des photovoltaischen Bereichs 200 und des Schutzdioden-Bereichs 300 voneinander kann eine Kristallwachstum- Verhinderungsschicht wie ein Siliziumoxidfilm oder ein Siliziumnitridfilm auf den entsprechenden Teilen der Substratoberfläche gebildet werden, bevor die gestapelten Schichten 201 bis 205 gebildet werden, so daß der photovoltaische Bereich und der Schutzdioden-Bereich einzeln gebildet werden können.
Anschließend wird ein Si&sub3;N&sub4;-Siliziumnitrid-Film 108 auf der gesamten Oberfläche der Anordnung bei der ersten Hauptoberflächenseite gebildet. Der Si&sub3;N&sub4;-Film 108 dient als Antireflektionsfilm und als Isolationsfilm für einen metallischen Anschluß. Dieser Siliziumnitridfilm kann durch eine CVD-Technik (Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren) unter Verwendung von N&sub2; (Stickstoff) als Trägergas für NH&sub3; (Ammoniak) und SiH&sub4; oder SiH&sub2;Cl&sub2; (Silan-) Gasen und Verwendung einer Abscheidungstemperatur von ungefähr 800 ºC gebildet werden. Anschließend wird der Siliziumnitridfilm 108 an vorbestimmten Bereichen, nämlich Bereichen 109, 110, 111 und 112, die in Fig. 2D durch Paare von gestrichelten Linien dargestellt sind, zusammen mit der AlGaAs-Schicht 205 an dem Bereich 112 durch Photoätzen entfernt. Der Siliziumnitridfilm kann durch Plasmaätzen unter Verwendung von Fluorplasma und einer Photoresistmaske entfernt werden. Die AlGaAS-Schicht kann durch eine wässrige Lösung aus Fluorwasserstoffsäure bzw. Flußsäure oder Salpetersäure geätzt werden. Dann werden die Elektroden-Metallschichten 401, 402 und 404 an den vorbestimmten Bereichen der Schutzdiode 300 und dem photovoltaischen Bereich 200 durch Kathodenzerstäubung bzw. Sputtern oder Gasphasenabscheidung (siehe Fig. 1) gebildet. Die positive Elektrode 401 des photovoltaischen Bereichs 200 verbindet die p-Typ-GaAs-Schicht 204 mit dem n-Typ-Bereich 106 und die Elektrode 402 der Schutzdiode 300 die p-Typ-AlGaAs- Schicht 305 mit der belichteten ersten Hauptoberfläche 101 des Substrats 100. Der Oxidfilm 103 auf der zweiten Oberfläche 102 des Substrats 100 wird auch entfernt und eine metallische Schicht auf der belichteten Oberfläche aufgebracht, die als negative Elektrode 403 dient (Fig. 1). Die positive Elektrode 401 und die Elektrode 402 sollten derart verlaufen, daß sie im wesentlichen vollständig zumindest Teile der Oberfläche 101 von einfallendem Licht abschirmen, die die Teile in der Umgebung der Schnitstellen der p-n-Übergänge mit der Oberfläche 101, die Oberflächenbereiche der Bereiche 105 und 106 und der Oberfläche der Schutzdiode 300 enthalten. Ein Mehrschichtenaufbau mit beispielsweise einer Au-Ge-Ni-Legierung ist als Elektroden-Metallschicht geeignet, die auf der n-Typ-GaAs-Schicht aufgebracht wird, und ein Mehrschichtenaufbau mit beispielsweise Ti- und Ag-Schichten geeignet, um auf andere Bereiche aufgebracht zu werden.
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer Solarzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und Fig. 4A bis 4D sind Querschnittsansichten der Solarzelle gemäß Fig. 3 bei verschiedenen Herstellungsschritten. In Fig. 3 und Fig. 4A bis 4D bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder äquivalente Teile oder Funktionen wie die in Fig. 1 und Fig. 2A bis 2D dargestellten.
Die Solarzelle gemäß Fig. 3 weist einen ähnlichen Aufbau wie die Solarzelle gemäß Fig. 1 auf, außer daß die Schutzdiode 300 innerhalb des Si-Substrats 100 gebildet ist. Während die Schutzdiode 300 der Zelle gemäß Fig. 1 die gestapelten GaAs- und AlGaAs-Schichten auf der Oberfläche des n-Typ-Bereichs 106 aufweist, die durch den p-Typ-Bereich 105 von dem verbleibenden Teil des Substrats getrennt ist, ist die Diode der Zelle gemäß Fig. 3 als Si-Diode durch den n-Typ-Bereich 106 und einen p-Typ-Bereich 107 ausgebildet, der in dem n-Typ-Bereich 106 ausgebildet ist. Das Substrat 100 und die GaAs- Schichten 201, 203 und 204 mit den entsprechenden Leitfähigkeitstypen, die Gitteranpassungsschicht 202, die AlGaAs- Schicht 205, der Siliziumnitridfilm 108 und die Elektroden 401 und 403, die zusammen den photovoltaischen Bereich der Zelle gemäß Fig. 3 bilden, sind alle dieselben wie die gemäß Fig. 1.
Die Solarzelle gemäß Fig. 3 kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das im wesentlichen dasselbe, aber teilweise verschieden von dem ist, von dem zum Herstellen der Zelle gemäß Fig. 1 Gebrauch gemacht wird.
Im einzelnen wird zunächst das n-Typ-Si-Substrat 100 hergestellt (Fig. 4A), die Siliziumoxidfilme 103 werden auf den entgegengesetzten zwei Hauptoberflächen des Substrats durch thermische Oxidation gebildet, und das Fenster wird in dem Film 103 erzeugt (Fig. 4A). Danach wird B (Bor) durch das Fenster 104 in das Substrat diffundiert, damit der p-Typ-Bereich 105 gebildet wird. Dann wird P (Phosphor) zum Bilden des n-Typ-Bereichs 106 diffundiert. Die vorstehend beschriebenen Schritte sind dieselben wie diejenigen, die unter Bezug auf die Figuren 2A bis 2B beschrieben worden sind. Danach wird der p-Typ-Bereich 107 in dem n-Typ-Bereich 106 ausgebildet. Der p-Typ-Bereich 107 kann auf eine ähnliche Weise wie die für den Bereich 105 erzeugt werden, aber eine etwas höhere Temperatur von beispielsweise ungefähr 1100 ºC wird zum Abscheiden von einer Diffusionsquelle für den Bereich 107 verwendet, so daß der Bereich 107 eine hohe Konzentration aufweist.
Dann wird der Siliziumoxidfilm 103 auf der lichtaufnehmenden Seite, d.h. auf der ersten Hauptoberfläche 101 entfernt. Danach werden zum Erzeugen des p-n-Übergangs 206, der als Solarzelle auf der derart belichteten Oberfläche dient, die n- Typ-Schicht 201 mit der hohen Störstellenkonzentration, die Gitteranpassungsschicht 202, die n-Typ-GaAs-Schicht 203, die p-Typ-GaAs-Schicht 204 und die p-Typ-AlGaAs-Schicht 205 nacheinander gezogen, damit ein Stapel von Schichten gebildet wird. Danach werden die Teile der gestapelten Schichten geätzt und von einem vorbestimmten Teil der Substratoberfläche 101, der zumindest die an der Substratoberfläche und in ihrer Umgebung belichteten p-n-Übergänge enthält, und von den Oberflächen der Teile 105, 106 und 107 entfernt, so daß der photovoltaische Bereich 200 und die Schutzdiode 300 als unabhängige Bereiche getrennt werden (Fig. 4C). Der Schritt des Erzeugens der gestapelten Schichten und der Schritt des Trennens sind dieselben wie die, die vorstehend unter Bezug auf Fig. 2C beschrieben worden sind.
Anschließend wird gemäß Fig. 4D der Siliziumnitridfilm 108 über der gesamten Oberfläche der ersten Hauptoberflächenseite der Anordnung gebildet, wobei der Film 108 einen Antireflektionsfilm und einen Isolationsfilm für einen metallischen Anschluß bildet. Dann wird der Siliziumnitridfilm 108 von vorbestimmten Bereichen, die durch Paare von gestrichelten Linien 109, 110, 111 und 112 angezeigt werden, zusammen mit der AlGaAs-Schicht 205 an dem Bereich 112 entfernt. Die metallischen Schichten für die Elektroden 401, 402 und 404 werden dann an vorbestimmten Bereichen des Schutzdioden-Bereichs 300 und des photovoltaischen Bereichs 200 gebildet. Die positive Elektrode 401 verbindet die p-Typ-GaAs-Schicht 204 mit dem n- Typ-Bereich 106 und die Elektrode 402 der Schutzdiode 300 den p-Typ-Bereich 107 mit einem belichteten Teil der ersten Hauptoberfläche des Substrats 100. Die Elektroden 401 und 402 sollten derart verlaufen, daß sie im wesentlichen vollständig zumindest Teile von einfallendem Licht abschirmen, die die Schnittpunkte der p-n-Übergänge mit der Substratoberfläche und ihrer Umgebung, die Oberfläche des n-Typ-Bereichs 106 und die Oberflächen der p-Typ-Bereiche 105 und 107 enthalten. Der Oxidfilm 103 auf der zweiten Oberfläche 102 des Substrats 100 wird auch entfernt und die metallische negative Elektrode 403 aufgebracht. Auf diese Weise wird die Anordnung vervollständigt (Fig. 3).
Wenn Licht auf die lichtaufnehmende Oberfläche einer Solarzelle mit dem Aufbau gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiel fällt, wird eine photoelektromotorische Kraft zwischen der p-Typ-GaAs-Schicht 204 und der n-Typ-GaAs-Schicht 203 erzeugt, so daß der photovoltaische Bereich 200 als Zelle wirkt. Demgegenüber sind die Schutzdiode 300 mit der Elektrode 402, der n-Typ-Bereich 106 und die Elektrode 401 miteinander parallel und mit umgekehrter Polarität zu dem photovoltaischen Bereich 200 geschaltet. Eine Anzahl derartiger Solarzellen sind zum Bilden einer Solargenerator-Anordnung in Reihe geschaltet. Wenn einige der Zellen in der Solargenerator-Anordnung in den Schatten treten, spannt eine durch die anderen Zellen erzeugte Spannung die Schutzdioden in Durchlaßrichtung vor, um sie leitend zu machen, so daß ein Durchbruch der in den Schatten getretenen Zellen verhindert und gleichzeitig der Strom durch die Schutzdioden umgeleitet wird, damit eine Verringerung des photoelektrischen Wirkungsgrades der Anordnung verhindert wird. Da die Schutzdiode gegenparallel an den photovoltaischen Bereich angeschlossen ist, würde sie eine photoelektromotorische Kraft in entgegengesetzter Richtung zu der der Solarzelle selbst erzeugen. Da jedoch die Elektroden die lichteinfallende Seite der Schutzdiode und die p-n-Übergänge abdecken, die die Schutzdiode umgeben, damit sie von einfallendem Licht abgeschirmt wird, passiert es nie, daß die Erzeugung der umgekehrten elektromotorischen Kraft der Diode die Erzeugung der photoelektromotorischen Kraft des photovoltaischen Bereichs negativ beeinflußt.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Vorteilen weist die Solarzelle viele andere Vorteile einschließlich der nachstehenden auf.
(1) Die Verwendung von leitfähigem Halbleitermaterial anstelle von isolierendem oder halbisolierendem Material für das Substrat ermöglicht es, erste und zweite Elektroden der Zelle auf der lichteinfallenden Seite und der gegenüberliegenden Seite des Substrats anzuordnen, so daß die wirksame Lichtaufnahmefläche und der photoelektrische Wirkungsgrad verglichen mit herkömmlichen Solarzellen groß sind, die Elektroden aufweisen, die beide auf der lichteinfallenden Seite angeordnet sind.
(2) Da die zweite Elektrode auf der der lichteinfallenden Oberfläche des Substrats gegenüberliegenden Seite angeordnet werden kann, ist es nicht länger erforderlich, einen Teil der n-Typ- (oder p-Typ-) Schicht des photovoltaischen Bereichs zu belichten, weswegen keine Verringerung des photovoltaischen Wirkungsgrades infolge des seitlichen Widerstands einer derart belichteten n-Typ- (oder n-Typ-) Schicht auftritt.
(3) Da es möglich ist, eine Verbindung der ersten Elektrode mit einem externen Leiter an einem Elektrodenbereich auf dem n-Typ- (oder p-Typ-) Bereich in dem Substrat (d.h. an dem Bereich 404 in Fig. 1 und 3) herzustellen, kann eine Gefahr dahingehend verhindert werden, daß der p-n-Übergang des photovoltaischen Bereichs durch Wärme zerstört werden könnte, die durch paralleles Bonden der Lücke erzeugt wird.
(4) Da es nicht länger erforderlich ist, einen Teil der n- Typ- (oder p-Typ-) Schicht des photovoltaischen Bereichs zum Erzeugen der zweiten Elektrode zu belichten, wird der Schritt des selektiven Entfernens der darüberliegenden Schichten, d.h. des Ätzens beseitigt, das eine hochgenaue Steuerung in der Richtung der Tiefe erfordert.
(5) Die Trennung der Schutzdiode unter Verwendung eines p-n- Übergangs innerhalb des Substrats von dem photovoltaischen Bereich ist relativ leicht, und die verbleibenden Schritte sind auch leicht.
(6) Dank des Aufbaus, bei dem die Schutzdiode in derselben Zelle wie der photovoltaische Bereich eingefügt wird, und auch dank der vorstehend erwähnten Vorteile (4) und (5) bei dem Herstellungsverfahren können die Kosten der Solarzelle und dadurch die Kosten der Solargenerator-Anordnung verringert werden.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurde beschrieben, daß die vorliegende Erfindung bei einer sogenannten "p-auf-n"-GaAs- Zelle angewandt wird, die ein Si-Substrat verwendet (d.h. eine GaAs-/Si-Solarzelle). Es sei jedoch bemerkt, daß verschiedene Abänderungen möglich sind. Beispielsweise kann Ge oder ein Verbindungshalbleiter wie GaAs als Material des Substrats anstelle von Si verwendet werden. Außerdem ist das Material des Aktivbereichs der Zelle und der Diode nicht auf GaAs beschränkt, sondern andere Verbindungshalbleiter wie InP, CdS, CdTe und CuInSe&sub2; können verwendet werden. Natürlich kann die "n-auf-p"-Konfiguration eingesetzt werden.

Claims

1. Solarzelle mit

einem Halbleitersubstrat (100) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp und mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptoberflächen (101, 102),

einem ersten Bereich (105) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der von einem Teil der ersten Hauptoberfläche in das Substrat verläuft,

einem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der innerhalb der Begrenzung des ersten Bereichs gebildet ist und zu der ersten Hauptoberfläche verläuft,

einem Diodenbereich (300), der innerhalb der Begrenzung des zweiten Bereichs (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, der einen zusätzlichen Bereich oder eine zusätzliche Schicht (107; 304) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp enthält,

einem photovoltaischen Bereich (200), der auf der ersten Hauptoberfläche gebildet ist und von dem ersten Bereich beabstandet ist, wobei der photovoltaische Bereich eine erste Verbindungshalbleiter-Schicht (203) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Verbindungshalbleiter-Schicht (204) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp enthält, die auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht angeordnet ist,

einer ersten Elektrode (401), die die zweite Verbindungshalbleiter-Schicht (204) über den zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp mit dem Diodenbereich verbindet,

einer zweiten Elektrode (403), die auf der zweiten Hauptoberfläche (102) des Substrats (100) angeordnet ist, und

einer Vorrichtung (402), die den Bereich oder die Schicht (304; 107) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp des Diodenbereichs mit dem Substrat (100) verbindet.

2. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei der Diodenbereich durch einen Stapel einer Verbindungshalbleiter-Schicht (302) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, der auf dem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, und einer Verbindungshalbleiter-Schicht (305) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet ist.

3. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei der Diodenbereich durch den zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und einen dritten Bereich (107) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp gebildet ist, der in dem zweiten Bereich (106) ausgebildet ist.

4. Solarzelle nach Anspruch 1, wobei die Teile der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, die die entsprechenden Schnittpunkte der ersten Hauptoberfläche mit dem p-n-Übergang zwischen dem Substrat (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp sowie mit dem Übergang zwischen dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp und dem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp enthalten, durch eine darüberliegende Elektrode (401) oder einen verbindenden Leiter (402) vor einfallendem Licht abgeschirmt werden.

5. Solarzelle nach Anspruch 2, wobei die Teile der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, die die entsprechenden Schnittpunkte der ersten Hauptoberfläche mit dem p-n-Übergang zwischen dem Substrat (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp sowie mit dem Übergang zwischen dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp und dem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp enthalten, durch eine darüberliegende Elektrode oder einen verbindenden Leiter vor einfallendem Licht abgeschirmt werden.

6. Solarzelle nach Anspruch 3, wobei die Teile der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp, die die entsprechenden Schnittpunkte der ersten Hauptoberfläche mit dem p-n-Übergang zwischen dem Substrat (100) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp, mit dem p-n- Übergang zwischen dem ersten Bereich (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp und dem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp sowie mit dem p-n-Übergang zwischen dem zweiten Bereich (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp und dem dritten Bereich (107) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp enthalten, durch eine darüberliegende Elektrode oder einen verbindenden Leiter vor einfallendem Licht abgeschirmt werden.

7. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Teil der ersten Elektrode (401), der sich auf dem zweiten Bereich (105) befindet, zum Anschluß an einen externen Leiter dient.

8. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Halbleitersubstrat (100) aus Si oder GaAs gebildet ist.

9. Solarzelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verbindungshalbleiter einer ist, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus GaAs, InP, CdS, CdTe und CuInSe&sub2; besteht.

10. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle mit den Schritten

eines Herstellens eines Halbleitersubstrats (100) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptoberflächen (102, 103),

eines Bildens durch eine Diffusionstechnologie oder eine Ionenimplantationstechnologie eines ersten Bereichs (105) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp in einem Teil der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100) und eines zweiten Bereichs (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des ersten Bereichs (105) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp,

eines Ziehens einer ersten Schicht aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter (203, 303) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Hauptoberfläche einschließlich der Oberflächen der ersten und zweiten Bereiche, und dann einer zweiten Schicht aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter (204, 304) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht (203, 303),

eines Ätzens und Entfernens vorbestimmter Teile der ersten und zweiten Verbindungshalbleiter-Schichten (203, 204), damit dadurch ein Schutzdioden-Bereich (300) mit den ersten und zweiten Verbindungshalbleiter-Schichten (303, 304) auf dem zweiten Bereich (106) und ein photovoltaischer Bereich (200) mit den ersten und zweiten Verbindungshalbleiter- Schichten (203, 204) auf der ersten Hauptoberfläche (101) außerhalb des ersten Bereichs (105) erzeugt werden,

eines Erzeugens von metallischen Schichten (401, 402) zum Verbinden der zweiten Verbindungshalbleiter-Schicht (204) des photovoltaischen Bereichs mit dem zweiten Bereich (106) und zum Verbinden der zweiten Verbindungshalbleiter-Schicht des Schutzdioden-Bereichs (304) mit der ersten Hauptoberfläche des Substrats (101) und

eines Versehens einer metallischen Schicht (403) auf der zweiten Hauptoberfläche des Substrats.

11. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle mit den Schritten

eines Herstellens eines Halbleitersubstrats (100) mit einem ersten Leitfähigkeitstyp mit gegenüberliegenden ersten und zweiten Hauptoberflächen (101, 102),

eines Bildens einer Kristallwachstum-Verhinderungsschicht über den ersten und zweiten Bereichen, wobei ein Teil des zweiten Bereichs (106) belichtet belassen wird,

eines Ziehens einer ersten Schicht (203) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem ersten Leitfähigkeitstyp auf dem belichteten Teil des zweiten Bereichs und dem Teil der ersten Hauptoberfläche, die nicht durch die Kristallwachstum-Verhinderungsschicht bedeckt sind, und eines Ziehens einer zweiten Schicht (204) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht,

eines Bildens von metallischen Schichten (401, 402) zum Verbinden der zweiten (204) der gezogenen Verbindungshalbleiter-Schichten (303, 304) auf dem zweiten Bereich mit der ersten Hauptoberfläche des Substrats (101) und zum Verbinden der zweiten der ersten und zweiten Verbindungshalbleiter-Schichten auf dem Teil der ersten Hauptoberfläche, der nicht durch die Kristallwachstum-Verhinderungsschicht bedeckt ist, mit dem zweiten Bereich und

12. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle mit den Schritten

eines Bildens durch eine Diffusionstechnologie oder eine Ionenimplantationstechnologie eines ersten Bereichs (105) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der entgegengesetzt zu dem des Substrats ist, in einem Bereich der ersten Hauptoberfläche des Substrats, dann eines zweiten Bereichs (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des ersten Bereichs (105) und dann eines dritten Bereichs (107) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des zweiten Bereichs (106),

eines Ziehens einer ersten Schicht (203) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem ersten Leitfähig- Keitstyp auf der ersten Hauptoberfläche einschließlich der Oberflächen der ersten, zweiten und dritten Bereiche (105, 106, 107), und einer zweiten Schicht (204) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht (203),

eines Ätzens und Entfernens der ersten und zweiten Verbindungshalbleiter-Schichten zumindest auf einem Teil der ersten Hauptoberfläche (101) einschließlich der Oberflächen der ersten, zweiten und dritten Bereiche (105, 106, 107),

eines Erzeugens von metallischen Schichten (401, 402) zum Verbinden der ungeätzten zweiten Verbindungshalbleiter- Schicht (204), die auf der ersten Hauptoberfläche belassen wurde, mit dem zweiten Bereich (106) und zum Verbinden des dritten Bereichs (107) mit der ersten Hauptoberfläche des Substrats (101) und

eines Versehens einer metallischen Schicht (403) auf der zweiten Hauptoberfläche (102) des Substrats (100).

13. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle mit den Schritten

eines Bildens durch eine Diffusionstechnologie oder eine Ionenimplantationstechnologie eines ersten Bereichs (105) mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp in einem Teil der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100), eines zweiten Bereichs (106) mit dem ersten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des ersten Bereichs (105) und eines dritten Bereichs (107) mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp innerhalb der Begrenzung des zweiten Bereichs (106),

eines Bildens einer Kristallwachstum-Verhinderungsschicht über zumindest einem Teil der Hauptoberfläche (101) einschließlich der Oberflächen der ersten, zweiten und dritten Bereiche (105, 106, 107),

danach eines Ziehens einer ersten Schicht (203) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem ersten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats (100) und dann einer zweiten Schicht (204) aus einem kristallinen Verbindungshalbleiter mit dem zweiten Leitfähigkeitstyp auf der ersten Verbindungshalbleiter-Schicht (203),

eines Erzeugens von metallischen Schichten (401, 402) zum Verbinden der zweiten Verbindungshalbleiter-Schicht (204) mit dem zweiten Bereich (106) und zum Verbinden des dritten Bereichs (107) mit der ersten Hauptoberfläche (101) des Substrats und