DE102004049160B4

DE102004049160B4 - Silicium-Solarzelle mit gitterförmigen Elektroden auf beiden Seiten des Siliciumsubstrats und Herstellverfahren für diese Silicium-Solarzelle

Info

Publication number: DE102004049160B4
Application number: DE102004049160.7A
Authority: DE
Inventors: Toshio Joge; Ichiro Araki; Tomonori Hosoya
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2024-10-09
Also published as: US20050133084A1; JP2005116906A; US7495167B2; JP4232597B2; DE102004049160A1

Abstract

Silicium-Solarzelle mit n+pp+-Struktur mit einer durch Phosphordiffusion hergestellten n+-Schicht (2), die auf einer ersten Seite eines p-Siliciumsubstrats (1) hergestellt ist, einer durch Bordiffusion hergestellten p+-Schicht (3), die auf einer zweiten Seite des Siliciumsubstrats (1) hergestellt ist, und je einer Elektrode auf der ersten und der zweiten Seite des Siliciumsubstrats (1), wobei jede der Elektroden eine gitterförmige Elektrode mit Fingerelektroden (9) und mindestens einer Busschienenelektrode (8) ist, die Breite der Fingerelektroden (9) kleiner als 100 μm ist, aber die Breite von rechteckigen Basisabschnitten (11), in denen jeweils eine der Fingerelektroden (9) und die Busschienenelektrode (8) miteinander verbunden sind, größer ist als die Breite der Fingerelektroden (9) und das 0,3- bis 2-fache der Breite der Busschienenelektrode (8) beträgt, und die Breite der Busschienenelektrode (8) größer als das 10-fache der Breite der Fingerelektroden (9) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine fotovoltaische Silicium-Solarzelle sowie ein Herstellverfahren für diese.
Eine durch eine herkömmliche Technik hergestellte Silicium-Solarzelle (Einseitenzelle) verfügt über ein p-Siliciumsubstrat, in dem durch Phosphordiffusion eine n⁺-Schicht ausgebildet ist, und eine gitterförmige Silberelektrode in dieser Reihenfolge auf der Vorderseite sowie eine Aluminiumelektrode auf der gesamten Rückseite, wobei diese Elektroden durch einen Druck- und Brennprozess hergestellt werden. Genauer gesagt, wird eine Aluminiumpaste aufgedruckt und dann bei ungefähr 800°C gebrannt, wodurch Aluminiumatome in das Siliciumsubstrat diffundieren, um an der Rückseite eine p⁺-Schicht auszubilden. Diese. p⁺-Schicht wirkt als BSF (Back surface field = Rückseitenfeld), durch das die Leistungsfähigkeit der Zelle verbessert wird. Gleichzeitig mit der Diffusion von Phosphor erfolgt ein Phosphorgettern, und während des Brennens der Elektrode erfolgt ein Aluminiumgettern, was die Ladungsträger-Lebensdauer im Siliciumkörper und die Leistungsfähigkeit der Zelle verbessert. Diese herkömmliche Technik ist z. B. in JP H10-144 943 A (Absätze 0026, 0027 und 0030) offenbart.
Eine Beidseitenzelle, bei der beide Seiten als lichtempfindliche Flächen dienen (lichtempfindliche Zelle auf beiden Seiten), wird durch eine andere Technik hergestellt, gemäß der ein p-Siliciumsubstrat mit einer durch Phosphordiffusion hergestellten n⁺-Schicht beschichtet wird, um an der Vorderseite einen n⁺p-Übergang zu schaffen, wobei auf der Rückseite ein p⁺-BSF durch Bordiffusion sowie eine gitterförmige Elektrode als planare Elektrode hergestellt werden. Dieser Typ einer Beidseitenzelle zeigt eine niedrige Ladungsträger-Lebensdauer, weswegen der Wandlungswirkungsgrad beim Beleuchten der Rückseite ungefähr 60% oder weniger desjenigen beim Beleuchten der Vorderseite beträgt.
Bei einer gitterförmigen Elektrode, die in einer durch eine herkömmliche Technik hergestellten Silicium-Solarzelle mit Finger- und Busschienenelektroden versehen ist, sind die Fingerelektroden mit demselben Intervall von 120 bis 140 μm angeordnet, bis sie mit der Busschienenelektrode in Kontakt gelangen.
Eine Silicium-Solarzelle mit n⁺pp⁺-Struktur, die durch Phosphor- und Bordiffusion durch eine herkömmliche Technik hergestellt wird, wird nicht nur beim Herstellprozess für das Siliciumsubstrat, sondern auch bei Zellenherstellschritten mit Fe verunreinigt. Gleichzeitig wird durch Behandeln von p-Silicium durch Bordiffusion die effektive Ladungsträger-Lebensdauer im Siliciumkörper auf ungefähr 10 μs verkürzt, was es erschwert, für eine ausreichende Leistungsfähigkeit der Zelle zu sorgen, da hinsichtlich der verkürzten Ladungsträger-Lebensdauer alleine durch Phosphorgetterung (wie sie mit einer Phosphordiffusion einhergeht) nur eine geringe Erholung erzielt wird. Darüber hinaus verringert auch eine Wärmebehandlung beim Elektrodenbrennschritt die Ladungsträger-Lebensdauer.
Die oben beschriebene Zelle gemäß einer anderen Technik, bei der beide Seiten als lichtempfindliche Flächen dienen, zeigt eine kurze Ladungsträger-Lebensdauer, wobei der Wandlungswirkungsgrad insbesondere bei Bestrahlung der Rückseite mit Licht einen niedrigen Wert von 50 bis 60% des Wandlungswirkungsgrads bei Beleuchtung der Vorderseite aufweist.
Ein Glas-Glas-Modul unter Verwendung herkömmlicher Einseitenzellen zeigt Nachteile hinsichtlich des äußeren Aussehens bei Wartungsvorgängen, da die Rückseite nach oben zeigt, da die Aluminiumelektrode auf der Zellenrückseite eine ungleichmäßige bräunlichrote Farbe aufweist und da silbrige Busschienenelektroden vorhanden sind. Darüber hinaus ist es bei der oben beschriebenen herkömmlichen Einseitenzelle schwierig, ein dünneres Substrat zu verwenden, da dieses über die gesamte Rückseite mit einer Aluminiumelektrode beschichtet wird, wobei die Gefahr einer Rissbildung, einschließlich Mikrorissen, besteht, wenn ein dünneres Substrat hergestellt wird.
Die Gitterelektrode bei herkömmlichen Zellen besteht aus Finger- und Busschienenelektroden, die durch Druck- und Brennprozesse hergestellt werden. Die Fingerelektrode zeigt an der Basis der Busschienenelektrode eine Schwundtendenz, wenn die Gitterelektrode fein ausgebildet wird, mit dem Ergebnis, dass der Widerstand in denjenigen Teilen erhöht ist, in denen die Stromdichte erhöht ist, was zu Problemen führt, z. B. einer beeinträchtigten Leistungsfähigkeit der Zelle und beeinträchtigter Herstellausbeute.
Der Aufsatz ”Low-temperature boron gettering for improving the carrier lifetime in Fe-contaminated bifacial silicon solar cells with n⁺pp⁺ back-surface-field structure”, von Joge, T. (u. a.) in Japanese Journal of Applied Physics, Part 1. ISSN 0021-4922, Sept. 2003, Vol. 42, Nr. 9A, S. 5397–5404 offenbart ein Herstellungsverfahren für eine beidseitig lichtempfindliche Silicium-Solarzelle. Das Gleiche trifft auf den Aufsatz ”A combination of boron gettering and phosphorous gettering in Fe-contaminated n+pp+ bifacial silicon cells”, von Joge, T. (u. a.) in Proceedings of 3rd World Conference on Photovoltaic Energy Conversion, ISBN 4-9901816-0-3, Mai 2003, Vol. 2, S. 1455–1458 zu.
DE 35 36 299 A1 offenbart eine doppelseitig beleuchtbare Solarzelle mit ohmschen Kontakten auf der Rückseite. EP 0 851 511 A1 beschreibt eine Einseitenzelle mit zwei wahlweise diffundierten Bereichen.
In DE 23 18 053 A laufen die Fingerelektroden der Solarzelle ausgehend von einer Sammelleitung bzw. Busschienenelektrode kontinuierlich spitz zu. JP 2001-291 879 A zeigt eine Solarzelle, deren Fingerelektroden einen dreieckförmigen Basisabschnitt haben. In JP S60-239 067 A wird die Busschienenelektrode in Anschlussabschnitte unterteilt, um eine möglichst großflächige und auch hochtemperaturbeständige Verbindung mit internen Anschlussleitungen zu gewährleisten. JP S61-294 875 A offenbart schließlich ein Elektrodenanschlussmuster mit Quadrupelsymmetrie.
Die Erfindung betrifft eine Silicium-Solarzelle mit einer n⁺pp⁺-BSF-Struktur mit einer durch Bordiffusion hergestellten p⁺-Schicht, die eine Ladungsträger-Lebensdauer aufweist, die nahe beim Wert liegt, wie er für das ursprüngliche Substrat gilt. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Silicium-Solarzelle mit hohem Wirkungsgrad zu schaffen, die auf mindestens einer Seite eine lichtempfindliche Zelle aufweist und bei der die Zuverlässigkeit der beidseitig aufgebrachten Gitterelektroden verbessert ist. Ferner soll ein entsprechendes Herstellverfahren angegeben werden.
Diese Aufgaben sind hinsichtlich des Verfahrens durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 5 und hinsichtlich der Silicium-Solarzelle durch die Lehre des beigefügten Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.
Beim Herstellen einer Silicium-Solarzelle wird beispielsweise als Erstes eine Bordiffusion an der Zellenrückseite ausgeführt, wodurch die Ladungsträger-Lebensdauer in der Zelle abnimmt, und dann wird auf der Zellenvorderseite, also entgegengesetzt zur Bordiffusionsseite, eine Phosphordiffusion ausgeführt, um die Ladungsträger-Lebensdauer im Siliciumsubstrat, die als Ergebnis der Bordiffusion beeinträchtigt wurde, durch ein Phosphorgettern, einhergehend mit der Phosphordiffusion zumindest teilweise wiederherzustellen. Dann erfolgt eine Temperung der Zelle bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 600°C oder darunter für eine Zeit in der Größenordnung einer Stunde, um durch Niedertemperatur-Borgettern eine weitere Erholung der Ladungsträger-Lebensdauer zu erzielen, wobei im p⁺-Bereich der Bordiffusionsschicht als Getterort Fe eines FeB-Paars gegettert wird, das als Lebensdauerkiller bekannt ist und im Elementaktivierungsbereich im Substrat als Paar von Fe⁺ und B^– vorhanden ist. Dann werden die Elektroden auf beiden Seiten bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 700°C oder weniger in einem Elektrodenbrennschritt als abschließendem Wärmebehandlungsschritt im Solarzelle-Herstellprozess gleichzeitig gebrannt, wobei die Ladungsträger-Lebensdauer erhalten bleibt, die durch das Niedertemperatur-Borgettern wiederhergestellt wurde.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden. Beispiele 1 und 2 zeigen zum Verständnis der Erfindung nützliche Informationen. Beispiel 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Erfindung verwirklicht ist.
1 zeigt den Aufbau einer gemäß dem Beispiel 1 hergestellten Solarzelle im Schnitt.
2 veranschaulicht eine gitterförmige Elektrode der gemäß dem Beispiel 1 hergestellten Solarzelle.
3 veranschaulicht einen Prozessablauf zum Herstellen der Solarzelle des Beispiels 1.
4 zeigt ein repräsentatives Beispiel für die Änderung der Ladungsträger-Lebensdauer in einem Siliciumsubstrat nach einem jeweiligen Wärmebehandlungsschritt zum Herstellen der Solarzelle des Beispiels 1.
5 veranschaulicht ein Elektrodenmuster auf der Rückseite einer gemäß dem Beispiel 2 hergestellten Solarzelle.
6 veranschaulicht ein Elektrodenmuster auf der Rückseite einer herkömmlichen Solarzelle.
7 veranschaulicht die Fingerelektrodenbasis einer feinen Elektrode bei einer gemäß dem Beispiel 3 hergestellten Solarzelle; 7(A) gemäß einem Ausführungsbeispiel, 7(B) gemäß einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel.
Nun werden die Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
Beim in der 1 im Schnitt dargestellten Struktur der Solarzelle eines Beispiels 1 ist ein Siliciumsubstrat 1 vom p- oder n-Typ. Für die hier beschriebene Solarzelle wird als Beispiel ein p-Siliciumsubstrat verwendet.
Die Solarzelle des Beispiels 1 verfügt über das genannte Siliciumsubstrat 1, das auf der Vorderseite mit einer n⁺-Schicht 2 und auf der Rückseite mit einer p⁺-Schicht 3 beschichtet ist, wobei die erstere durch Phosphordiffusion und die letztere durch Bordiffusion hergestellt werden, wobei die n⁺-Schicht 2 und die p-Schicht des Siliciumsubstrats 1 einen pn-Übergang bilden, während die p⁺-Schicht 3 ein BSF erzeugt. Sowohl die n⁺-Schicht 2 als auch die p⁺-Schicht 3 wird mit einem Siliciumoxid(SiO₂)film 4 beschichtet.
Das n⁺pp⁺-Diffusionssubstrat der BSF-Struktur wird mit einer Frontelektrode 5 als Kathode auf der Vorderseite und einer Rückseitenelektrode als Anode auf der Rückseite beschichtet. Die gitterförmige Elektrode für die Silicium-Solarzelle des Beispiels 1 besteht aus Busschienenelektroden 8 und Fingerelektroden 9, wie es in der 2 dargestellt ist, wobei sich die schmaleren Fingerelektroden jeweils von den breiteren Busschienenelektroden 8 aus erstrecken.
Die 3 veranschaulicht einen Prozessablauf zum Herstellen der Solarzelle mit der n⁺pp⁺-BSF-Struktur beim Beispiel 1. Durch Ausführen umfangreicher Tests an einer Vielzahl von Proben wurde geklärt, dass die Ladungsträger-Lebensdauer in einem Siliciumsubstratkörper auf ungefähr 10 μs abnimmt, wenn eine Behandlung durch eine Bordiffusion erfolgt.
Beim Verfahren gemäß dem Beispiel 1 wird ein Substrat-Texturätzschritt ausgeführt, und dann erfolgt an der Rückseite ein Bordiffusionsschritt zum Eindiffundieren von Bor, woraufhin ein Phosphordiffusionsschritt zum Eindiffundieren von Phosphor von der Vorderseite her erfolgt. Danach wird ein Tempern bei niedriger Temperatur ausgeführt, wie es in der 3 veranschaulicht ist.
Beim Beispiel 1 ist die Ladungsträger-Lebensdauer, die durch die Bordiffusion an der Rückseite stark beeinträchtigt wurde, auf einen Wert erholt, der nahe bei der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat liegt, was durch eine Kombination von (1) Phosphorgettern bei der Diffusion und (2) Niedertemperatur-Borgettern durch das Tempern bei niedriger Temperatur erfolgt, wodurch ein n⁺pp⁺-BSF-Diffusionssubstrat mit langer Ladungsträger-Lebensdauer erhalten wird.
Das Niedertemperatur-Borgettern ist ein Temperungsschritt, der in einer Inertgasatmosphäre, z. B. einer Stickstoffatmosphäre, bei einer niedrigen Temperatur von ungefähr 600°C oder niedriger für eine Zeit in der Größenordnung von I Stunde oder mehr ausgeführt wird.
Es ist bekannt, dass gittersubstituiertes B^– und Zwischengitter-Fe⁺ in einem mit Fe verunreinigten p-Siliciumsubstrat ein Fe-B-Paar bilden, wobei bei einer vorgegebenen Temperatur ein Reaktionsgleichgewicht vorliegt. Dieses Fe-B-Paar, das über einen großen Einfangquerschnitt verfügt, wirkt als Lebensdauerkiller. Beim Niedertemperaturtempern wird das Fe, das in eine Zwischengitterstelle in der p-Schicht des Elementaktivierungsbereichs eindringt und diesen verunreinigt, durch die mittels Bordiffusion ausgebildete p⁺-Schicht als Getterort gegettert, wodurch sich die Ladungsträger-Lebensdauer erholt.
Die 4 veranschaulicht ein repräsentatives Beispiel der Erholung der Ladungsträger-Lebensdauer im Siliciumsubstratkörper durch das Verfahren des Beispiels 1 auf Grundlage von Testergebnissen. Wie dargestellt, erholt sich die durch die Bordiffusion stark beeinträchtigte Ladungsträger-Lebensdauer durch Kombination von (1) Phosphorgettern und (2) Niedertemperatur-Borgettern auf 75% oder mehr (85% oder mehr im in der 4 dargestellten Fall) der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat, wie es durch die durchgezogenen Linien in der 4 veranschaulicht ist.
Dann wird die gemäß dem Beispiel 1 hergestellte Silicium-Solarzelle mit n⁺pp⁺-BSF-Struktur auf der Vorder- und der Rückseite mit den genannten Elektroden versehen. Zu diesem Schritt gehört das Aufdrucken der Elektroden auf die Vorder- und die Rückseite und ein anschließendes gleichzeitiges Brennen dieser Elektroden, wie es durch die 3 veranschaulicht ist. Beim Beispiel 1 wurde eine Brenn-Spitzentemperatur von ungefähr 700°C oder niedriger oder eine Brennzeit bei der Spitzentemperatur von 1 Minute oder weniger eingestellt, als die Elektroden auf der Vorder- und der Rückseite gleichzeitig gebrannt wurden. Die Zelle behielt 75% oder mehr (85% oder mehr im in der 4 dargestellten Fall) der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat, also selbst nachdem sie den Brennbedingungen ausgesetzt worden war.
Die 4 veranschaulicht auch die geänderte Ladungsträger-Lebensdauer der bei einem Vergleichsbeispiel hergestellten Zelle, die bei einer höheren Temperatur von ungefähr 800°C mit Elektroden beschichtet wurde, ohne dass sie zuvor durch ein Niedertemperaturtempern behandelt wurde. In diesem Fall war die Ladungsträger-Lebensdauer der Zelle auf 50% oder weniger (40% oder weniger im in der 4 dargestellten Fall) der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat verringert. Die verringerte Ladungsträger-Lebensdauer der beim Vergleichsbeispiel hergestellten Zelle ergab sich aus der Wärmebehandlung bei höherer Temperatur, die eine Reaktion umgekehrt zu der beim Niedertemperatur-Borgettern verursachte.
Wie oben erörtert, ergibt sich gemäß dem Beispiel 1 ein n⁺pp⁺-BSF-Diffusionssubstrat mit hoher Leistungsfähigkeit der Zelle, wobei die effektive Ladungsträger-Lebensdauer im Elementaktivierungsbereich nahe an der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat gehalten wird, obwohl die Zelle einer Anzahl von Wärmebehandlungsschritten unterzogen wurde, wie sie für Bor- und Phosphordiffusion erforderlich sind.
Eine gemäß dem Beispiel 1 hergestellte Silicium-Solarzelle mit n⁺pp⁺-BSF-Struktur kann aufgrund der auf der Rückseite ausgebildeten gitterförmigen Elektrode auch von dort bestrahlt werden, ähnlich wie von der Vorderseite (siehe die 2). Diese Zelle ist auf beiden Seiten mit Elektroden beschichtet, und sie kann effizient auf beiden Seiten eintretende Strahlung wandeln, da eine kleine Elektrodenfläche von ungefähr 6% der gesamten Oberfläche vorliegt. Die Zelle ist auf beiden Seiten nutzbar, wobei das Verhältnis des Wandlungswirkungsgrads bei Rückseiteneinstrahlung zu dem bei Vorderseiteneinstrahlung 80% oder mehr beträgt, wenn ein CZ-Substrat mit Solarzellenqualität verwendet wird.
Die Solarzelle des Beispiels 1, die mit Elektroden beschichtet ist, wie sie in der 2 veranschaulicht sind, verfügt an jeder Seite über eine lichtempfindliche Fläche. Strahlung, die von der Rückseite her eintritt, erzeugt in der Nähe der Oberfläche massiv Elektronen, nämlich ungefähr insgesamt 90% in einer Tiefe bis zu 10 μm entfernt von der Oberfläche, wodurch die fotoelektrische Wandlung selbst dann verbessert ist, wenn die Rückseite mit Licht bestrahlt wird, da die Ladungsträger-Lebensdauer lang ist und die Zelle dünn ist, wodurch der Anteil der Ladungsträger erhöht ist, der die pn-Übergänge erreicht, obwohl ein erhöhter erforderlicher Abstand vorliegt, über den die erzeugten Elektronen diffundieren müssen, um die Übergänge zu erreichen, die in vielen Solarzellen in der Nähe der Vorderseite, in einer Tiefe von 0,3 μm entfernt von der Oberfläche, vorhanden sind.
Beispiel 2
Beim Beispiel 2 wurde eine Solarzelle mit n⁺pp⁺-BSF-Struktur im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass sie auf der Vorderseite mit der gitterförmigen Elektrode, wie in der 2 dargestellt, beschichtet wurde, da keine positive Fotoempfindlichkeit auf der Rückseite erwartet wurde. Daher besteht der Unterschied gegenüber der beim Beispiel 1 hergestellten Zelle nur darin, dass die Elektrode eine größere Fläche ausmacht und sie feiner und dichter angeordnet ist, wie es in der 5 dargestellt ist. Anders gesagt, ist das Flächenverhältnis der gitterförmigen Elektrode auf der Vorderseite zur Oberfläche der Vorderseite kleiner als das der gitterförmigen Elektrode auf der Rückseite zur Oberfläche der Rückseite.
Eine durch eine herkömmliche Technik hergestellte, in der 6 veranschaulichte Einseitenzelle verfügt über ein n⁺p-Diffusionssubstrat 12, das auf der gesamten Rückseite mit einer Aluminiumelektrode 13 mit ungleichmäßiger bräunlichroter Farbe beschichtet ist. Demgegenüber verfügt die in der 5 dargestellte Einseitenzelle des Beispiels 2 über das n+pp+-Diffusionssubstrat 7, das mit den Busschienenelektroden 8 und den Fingerelektroden 10 versehen ist, also nicht einer Aluminiumelektrode auf der gesamten Rückseite, wodurch das Aussehen der Rückseite besser ist. Im Ergebnis ist die Zelle auch beständiger gegen Verwinden oder Rissbildung, selbst wenn ihre Dicke auf 200 μm oder weniger verringert wird.
Wie oben erörtert, zeigt die Einseitenzelle des Beispiels 2 dank des BSF verbessertes Funktionsvermögen sowie eine verbesserte Ladungsträger-Lebensdauer der in einem relativ tiefen Bereich der Zelle erzeugten Ladungsträger, was zu verbesserter Leistungsfähigkeit der Zelle beiträgt, insbesondere auch zu einem verbesserten Füllfaktor. Darüber hinaus kann an der Rückseite ein Beschichten mit einer feinen Silberelektrode erfolgen, um ein besseres äußeres Aussehen zu erzielen.
Beispiel 3
Beim Beispiel 3 wurde eine Solarzelle im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 1 oder 2 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, dass die feinen Fingerelektroden 9 (Breite: 100 μm oder weniger) an den Basispunkten 11 an den Busschienenelektroden 8 dicker ausgebildet wurden, wie es in der 7 dargestellt ist. Die Breite der Busschienenelektroden 8 bei der Zelle des Beispiels 3 ist mindestens 10 Mal größer als die der Fingerelektroden 9, und sie beträgt 1 bis 3 mm. Die breitere Basis 11 ist erfindungsgemäß rechteckig (7(A)). In einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel ist sie dreieckig (7(B)). Die Fingerelektroden 9 sind in einem Bereich ungefähr 1 mm entfernt von der Basis 11 2 bis 4 Mal breiter. Die Breite der Fingerelektroden 9 ist im Abschnitt von der Basis 11 bis zum 0,3- bis 2-fachen der Breite der Busschienenelektroden größer. Die Solarzelle des Beispiels 3 verfügt über eine bessere Leistungsfähigkeit, da die Fingerelektroden 9 für die gitterförmige Elektrode feiner ausgebildet sind, so dass ihre Anzahl erhöht ist und der Reihenwiderstand der Zelle gesenkt ist.
Wie oben erörtert, wird durch das Beispiel 3 eine Solarzelle mit hohem Wandlungswirkungsgrad dadurch erzielt, dass der Schwundabschnitt in jeder Fingerelektrode an der Basis an den Busschienenelektroden beseitigt wird, und zwar auch dann, wenn sie so konzipiert sind, dass sie eine endgültige Breite von 100 μm oder weniger aufweisen, um den Reihenwiderstand der Zelle zu senken.
Durch die Erfindung ist eine Solarzelle vom n⁺pp⁺-BSF-Typ mit hohem Wandlungswirkungsgrad geschaffen, wobei auf mindestens einer Seite eine lichtempfindliche Zelle vorhanden ist, deren effektive Ladungsträger-Lebensdauer im Elementaktivierungsbereich auf einen Wert wiederhergestellt ist, der dicht bei dem der anfänglichen Ladungsträger-Lebensdauer im Substrat liegt, obwohl die Solarzelle einer Reihe von Wärmebehandlungsschritten unterzogen wurde, wie sie zur Bor- und Phosphordiffusion erforderlich sind.

Claims

Silicium-Solarzelle mit n⁺pp⁺-Struktur mit einer durch Phosphordiffusion hergestellten n⁺-Schicht (2), die auf einer ersten Seite eines p-Siliciumsubstrats (1) hergestellt ist, einer durch Bordiffusion hergestellten p⁺-Schicht (3), die auf einer zweiten Seite des Siliciumsubstrats (1) hergestellt ist, und je einer Elektrode auf der ersten und der zweiten Seite des Siliciumsubstrats (1), wobei jede der Elektroden eine gitterförmige Elektrode mit Fingerelektroden (9) und mindestens einer Busschienenelektrode (8) ist, die Breite der Fingerelektroden (9) kleiner als 100 μm ist, aber die Breite von rechteckigen Basisabschnitten (11), in denen jeweils eine der Fingerelektroden (9) und die Busschienenelektrode (8) miteinander verbunden sind, größer ist als die Breite der Fingerelektroden (9) und das 0,3- bis 2-fache der Breite der Busschienenelektrode (8) beträgt, und die Breite der Busschienenelektrode (8) größer als das 10-fache der Breite der Fingerelektroden (9) ist.
Solarzelle nach Anspruch 1, die auf beiden Seiten mit einer lichtempfindliche Zelle ausgebildet ist.
Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die auf der ersten Seite hergestellte gitterförmige Elektrode eine andere Form als die auf der zweiten Seite hergestellte gitterförmige Elektrode aufweist.
Solarzelle nach Anspruch 3, wobei das Flächenverhältnis der auf der ersten Seite hergestellten gitterförmigen Elektrode zur ersten Seite kleiner als das Flächenverhältnis der auf der zweiten Seite hergestellten gitterförmigen Elektrode zur zweiten Seite ist.
Herstellverfahren für eine Silicium-Solarzelle, die eine n⁺pp⁺-Struktur mit einer durch Phosphordiffusion hergestellten n⁺-Schicht (2) und einer durch Bordiffusion hergestellten p⁺-Schicht (3) auf einem p-Siliciumsubstrat (1) aufweist, mit den folgenden Schritten: einem Rückseiten-Bordiffusionsschritt zur Diffusionsbehandlung von Bor an der Rückseite des Siliciumsubstrats (1); einem Vorderseiten-Phosphordiffusionsschritt zum Eindiffundieren von Phosphor an der Vorderseite des Siliciumsubstrats (1) nach dem Rückseiten-Bordiffusionsschritt; einem Niedertemperatur-Temperschritt zum Tempern des Siliciumsubstrats (1) bei 600°C oder darunter für 1 Stunde oder mehr nach dem Vorderseiten-Phosphordiffusionsschritt; einem Elektrodendruckschritt nach dem Niedertemperatur-Temperschritt, um sowohl die erste als auch die zweite Seite des Siliciumsubstrats (1) mit einer Elektrode zu versehen; und einem Elektrodenbrennschritt nach dem Elektrodendruckschritt, wobei jede der Elektroden eine gitterförmige Elektrode mit Fingerelektroden (9) und mindestens einer Busschienenelektrode (8) ist, die Breite der Fingerelektroden (9) kleiner als 100 μm ist, aber die Breite von rechteckigen Basisabschnitten (11), in denen jeweils eine der Fingerelektroden (9) und die Busschienenelektrode (8) miteinander verbunden sind, größer ist als die Breite der Fingerelektroden (9) und das 0,3- bis 2-fache der Breite der Busschienenelektrode (8) beträgt, und die Breite der Busschienenelektrode (8) größer als das 10-fache der Breite der Fingerelektroden (9) ist.
Herstellverfahren nach Anspruch 5, wobei der Elektrodenbrennschritt dazu dient, die Elektroden bei einer Spitzentemperatur von 700°C oder darunter für eine Spitzentemperaturperiode von 1 Minute oder weniger zu brennen.