DE102005013668B3 - Solarzelle - Google Patents

Solarzelle Download PDF

Info

Publication number
DE102005013668B3
DE102005013668B3 DE102005013668A DE102005013668A DE102005013668B3 DE 102005013668 B3 DE102005013668 B3 DE 102005013668B3 DE 102005013668 A DE102005013668 A DE 102005013668A DE 102005013668 A DE102005013668 A DE 102005013668A DE 102005013668 B3 DE102005013668 B3 DE 102005013668B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
solar cell
doped
cell according
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102005013668A
Other languages
English (en)
Inventor
Markus B. Schubert
Uwe Rau
Johannes Rostan
Viet Nguyen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hanwha Q Cells GmbH
Original Assignee
Universitaet Stuttgart
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Stuttgart filed Critical Universitaet Stuttgart
Priority to DE102005013668A priority Critical patent/DE102005013668B3/de
Priority to PCT/EP2006/001752 priority patent/WO2006097189A1/de
Priority to EP06707276A priority patent/EP1859486A1/de
Priority to JP2008501179A priority patent/JP2008533729A/ja
Priority to CNA2006800082132A priority patent/CN101142689A/zh
Priority to US11/886,195 priority patent/US20080251117A1/en
Priority to KR1020077023662A priority patent/KR20070119702A/ko
Application granted granted Critical
Publication of DE102005013668B3 publication Critical patent/DE102005013668B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

Es wird eine Solarzelle mit einer Basisschicht (12) mit einer ersten Dotierung, die mit einer Frontschicht (14) mit einer zweiten Dotierung umgekehrter Polarität eine Grenzschicht bildet, angegeben, mit mindestens einem Frontkontakt (18) und mindestens einem Rückkontakt (32), wobei zwischen der Basisschicht (12) und dem Rückkontakt (32) mindestens eine Passivierungsschicht (24) und eine Tunnelkontaktschicht (26, 28) angeordnet sind (Figur 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Solarzelle, insbesondere eine Solarzelle mit verbessertem Rückkontakt zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades.
  • In der Solarzellentechnik gehen die Bestrebungen ständig dorthin, mit möglichst niedrigen Kosten besonders hohe Wirkungsgrade zu erzielen.
  • In Abhängigkeit von dem verwendeten Substratmaterial können hierbei im Labor zwar teilweise Wirkungsgrade von mehr als 20 % erzielt werden, jedoch liegen die typischen Wirkungsgrade von handelsüblichen Solarmodulen deutlich unter 20 %.
  • Für höchste Wirkungsgrade wird als Basismaterial monokristallines Silizium verwendet, das zur Reduzierung der Kosten mit möglichst geringer Stärke verwendet werden soll. Ein Problem stellt in diesem Zusammenhang immer die Aufbringung der Rückkontakte dar.
  • Werden die Rückkontakte beispielsweise als durchgehende Metallschicht ausgebildet, so führen Rekombinationsverluste an der Metall-Halbleiter-Grenzfläche zu einem Abfall des Wirkungsgrades. Aus diesem Grunde werden die Rückkontakte normalerweise als Punkt- bzw. Linienkontakte ausgebildet, die bevorzugt im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
  • Ganzflächige Rückkontakte erzeugen beim Abkühlen auf dünnen Siliziumscheiben außerdem starke mechanische Spannungen, die wiederum zum Bruch und zu erschwerter Prozessierbarkeit führen.
  • Siebdruckverfahren sind außerdem relativ aufwändig und benötigen Temperaturen von mindestens etwa 400°C. Durch derartig hohe Temperaturen besteht bei Verwendung von dünnen Wafern allerdings das Problem, dass diese im Prozess leicht brechen und die Produktionsausbeute somit wesentlich verringert wird. Die speziellen Siebdruckpasten sind ein wesentlicher Kostenfaktor in der Solarzellenherstellung und überdies in ihrer Zusammensetzung und der Reproduzierbarkeit der Kontaktbildung aufwändig zu kontrollieren.
  • Aus der JP 10135497 A (Patent Abstracts of Japan) ist eine Solarzelle bekannt, bei der das Basismaterial ein p-dotiertes und an der Rückseite mit einer Passivierungsschicht aus hochdotiertem Material p+ versehen ist. Darauf ist eine Schicht aus transparentem, elektrisch leitfähigem Material, wie etwa ITO (Indium-Zinn-Oxid) aufgebracht, auf der die Elektroden als punkt- bzw. linienförmige Elektrode appliziert sind. Die transparente, elektrisch leitfähige Schicht kann durch ein Sputterverfahren hergestellt werden, wodurch eine Höchsttemperatur von 200°C nicht überschritten wird.
  • Bei einer ähnlich aufgebauten Zelle, bei der das Substrat aus p- oder n-dotiertem Material bestehen kann, ist die elektrisch leitfähige lichtdurchlässige Schicht aus ITO oder dergleichen auf beiden Seiten des Substrates aufgebracht, um Biegespannungen zu vermeiden, die zur Wölbung der Zelle führen können (vgl. Patent Abstract of Japan, JP-A-2003197943).
  • Nach wie vor besteht jedoch auch bei diesen Solarzellen das Problem, dass zwar bei Verwendung eines n-dotierten Substrates eine gute Kontaktierung mit einem Elektronenleiter, beispielsweise ITO, möglich ist, dass jedoch bei der Verwendung von p-dotiertem Basismaterial die Kontaktierung Probleme bereitet.
  • Andererseits wird in der Solarzellentechnik allgemein p-dotiertes Material verwendet und ist in großen Mengen relativ kostengünstig erhältlich.
  • Aus der US 2003/0145884 A1 ist eine Solarzelle bekannt, die eine Basisschicht mit einer ersten Dotierung aufweist, die mit einer Frontschicht mit einer zweiten Dotierung umgekehrter Polarität eine Grenzschicht bildet, mit mindestens einem Frontkontakt und mindestens einem Rückkontakt, wobei zwischen der Basisschicht und dem Rückkontakt mindestens eine Passivierungsschicht und eine Tunnelkontaktschicht mit einer ersten hochdotierten Schicht und einer zweiten hochdotierten Schicht umgekehrter Polarität vorgesehen ist.
  • Ferner ist aus der JP 05145095 A eine Solarzelle ähnlicher Art bekannt, die gleichfalls eine Basisschicht mit einer ersten Dotierung, die mit einer Frontschicht mit einer zweiten Dotierung umgekehrter Polarität eine Grenzschicht bildet, aufweist, mit mindestens einem Frontkontakt und mindestens einem Rückkontakt, wobei zwischen der Basisschicht und dem Rückkontakt mindestens eine Passivierungsschicht und eine Tunnelkontaktschicht angeordnet sind. Die Solarzelle kann beispielsweise aus einer n-Frontschicht aus amorphem oder polykristallinem Silizium, einer p-Basisschicht aus amorphem oder polykristallinem Silizium, einer p-Passivierungsschicht aus amorphem oder polykristallinem oder mikrokristallinem Silizium und einer Tunnelkontaktschicht aus einer isolierenden Schicht wie z.B. Siliziumnitrid bestehen. Dabei kann die Passivierungsschicht etwa aus amorphem Silizium bestehen.
    •
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Solarzelle anzugeben, bei der eine gute Rückkontaktierung auch bei Verwendung von p-dotiertem Material gewährleistet ist. Hierbei soll die Solarzelle möglichst kos tengünstig herstellbar sein und einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Solarzelle gelöst, mit einer Basisschicht mit einer ersten Dotierung, die mit einer Frontschicht mit einer zweiten Dotierung umgekehrter Polarität eine Grenzschicht bildet, mit mindestens einem Frontkontakt und mindestens einem Rückkontakt, wobei zwischen der Basisschicht und dem Rückkontakt mindestens eine Passivierungsschicht und eine Tunnelkontaktschicht angeordnet sind, wobei die Tunnelkontaktschicht eine erste hochdotierte Schicht und eine zweite hochdotierte Schicht derselben oder umgekehrter Polarität aufweist, und wobei die Tunnelkontaktschicht mikrokristallines Silizium aufweist.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Die Verwendung einer Tunnelkontaktschicht ermöglicht es, auch bei der Verwendung von p-dotiertem Material als Basismaterial eine besonders hochwertige Kontaktierung mit einem Elektronenleiter, etwa mit einem Metall oder mit einem lichtdurchlässigen Leiter, wie etwa Zinkoxid oder ITO, zu erreichen. Dabei ist die Tunnelkontaktschicht aus mikrokristallinem Silizium (μc-Si) hergestellt. Durch diesen Schichtenaufbau ist eine sehr gute Kontaktierung der Basisschicht mit einem Elektronenleiter gewährleistet.
  • In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung besteht die Passivierungsschicht aus dotiertem Material gleicher Polarität wie die Basisschicht.
  • Bei der erfindungsgemäßen Solarzelle ist es ferner möglich, den Rückkontakt als metallischen Flächenkontakt auszubilden, ohne dass der Wirkungsgrad hierdurch verschlechtert wird.
  • Zu diesem Zweck ist in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung zwischen der Tunnelkontaktschicht und dem Rückkontakt eine transparente elektrisch leitfähige Schicht vorgesehen, die vorzugsweise aus Zinkoxid, aus Indiumzinnoxid oder aus einem leitfähigen Polymer besteht. Diese Schicht dient auch zur Verbesserung der Reflektion an der Rückseite, wodurch der Wirkungsgrad erhöht wird.
  • Der Rückkontakt und ggf. der Frontkontakt können metallisch ausgebildet sein und etwa aus Aluminium oder bei besonders hochwertigen Anwendungen aus Gold, Silber oder einem anderen Metall bestehen.
  • Die Passivierungsschicht besteht vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si).
  • Die Tunnelkontaktschicht kann etwa aus einer ersten hochdotierten Schicht gleicher Polarität wie die Basisschicht gefolgt von einer zweiten hochdotierten Schicht umgekehrter Polarität bestehen.
  • In dem Fall, dass die Basisschicht p-dotiert ist, ist dann die Frontschicht n-dotiert, die Passivierungsschicht ist bevorzugt eine p-dotierte Schicht, gefolgt von der Tunnelkontaktschicht in Form von einer hochdotierten p+-Schicht, an die sich eine hochdotierte n+-Schicht anschließt. Die n+-Schicht kann dann in einfacher und zuverlässiger Weise mit einem elektronisch leitenden Material, wie etwa ZnO, kontaktiert werden.
  • Hochdotiert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Schicht eine höhere Dotierung als das Basismaterial aufweist, dass also die Anzahl der Dotieratome pro Volumeneinheit beispielsweise mindestens eine Größenordnung größer ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführung ist es möglich, die Tunnelkontaktschicht unter Verzicht auf eine n+-Schicht nur mit einer ersten p-Schicht, gefolgt von einer zweiten p+-Schicht, die vorzugsweise beide aus μc-Si bestehen, herzustellen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Passivierungsschicht und der Basisschicht eine dünne undotierte (intrinsische) Schicht aus a-Si angeordnet.
  • Diese intrinsische Schicht dient als Puffer zwischen dem Wafer und der Passivierungsschicht. In Kombination damit ergibt sich eine besonders gute Passivierung.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält zumindest die Passivierungsschicht, die Tunnelkontaktschicht oder die intrinsische Schicht Wasserstoff.
  • Hierbei kann es sich um etwa 1 bis 20 At.-% Wasserstoff handeln, der vorzugsweise sowohl in der intrinsischen Schicht, als auch in der Passivierungsschicht und der Tunnelkontaktschicht enthalten ist.
  • Wasserstoff spielt bei der Passivierung der "Dangling Bonds" eine wesentliche Rolle. Insgesamt wird so bei geeigneter Wasserstoffkonzentration der Wirkungsgrad weiter verbessert.
  • Das Basismaterial der Solarzelle besteht vorzugsweise aus monokristallinem Silizium, sofern ein besonders hoher Wirkungsgrad erwünscht ist.
  • Für preiswertere Solarzellen kann das Basismaterial auch aus multikristallinem Silizium (mc-Si) bestehen.
  • Der lichtseitige Aufbau der Solarzelle kann in beliebiger Weise wie grundsätzlich im Stand der Technik bekannt gestaltet werden.
  • Hierzu können beispielsweise metallische Frontkontakte verwendet werden, während die lichtseitige Oberfläche der Solarzelle mit einer reflexionsmindernden Passivierungsschicht etwa aus SiO2 hergestellt ist. Es versteht sich, dass die Passivierungsschicht im Bereich der Frontkontakte unterbrochen ist.
  • Insbesondere kann der lichtseitige Aufbau der Solarzelle wie grundsätzlich im Stand der Technik bekannt als Heteroübergang, beispielsweise mit a-Si-Emitter, bei niedriger Prozesstemperatur von höchstens etwa 250°C, vorzugsweise von höchstens 200°C ausgeführt werden.
  • Die Schichten der Solarzelle sind vorzugsweise im Dünnschichtverfahren aufgetragen, insbesondere durch Plasma-CVD, durch Sputtern oder durch katalytisches CVD (Hot Wire CVD).
  • Hierdurch kann die Prozesstemperatur bei der gesamten Herstellung der Solarzelle auf Temperaturen von höchstens etwa 250°C, vorzugsweise von höchstens 200°C begrenzt werden.
  • Auf diese Weise lassen sich Verbiegungen, Wölbungen und Bruch der Solarzelle auch bei der Verwendung von dünnem Substratmaterial vermeiden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt:
  • die einzige 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße Solarzelle in vereinfachter Darstellung.
    •
  • In 1 ist eine erfindungsgemäße Solarzelle schematisch im Querschnitt dargestellt und insgesamt mit Ziffer 10 bezeichnet. Die Solarzelle 10 weist eine p-dotierte Basisschicht 12 aus monokristallinem Silizium auf.
  • Auf der der Strahlungsseite zugewandten Vorderseite ist eine n-dotierte Siliziumschicht 14 aufgebracht, die eine Grenzschicht (pn-Übergang) mit der Basisschicht 12 bildet. Die n-dotierte Siliziumschicht 14 ist vorzugsweise so strukturiert, dass die Reflexionen vermindert werden. Eine Kontaktierung an der Vorderseite mit Frontkontakten 18 kann etwa mittels Aluminiumkon takten erfolgen, die vorzugsweise jeweils über einen Bereich 20 mit einer hochdotierten n+-Schicht kontaktiert sind. Im Übrigen ist die Frontschicht 14 durch eine Passivierungsschicht 16 passiviert, die etwa aus SiO2 bestehen kann.
  • Die Basisschicht 12 ist auf der Rückseite von einer dünnen intrinsischen Schicht 22 aus amorphem Silizium gefolgt.
  • Die intrinsische Schicht 22 ist von einer Passivierungsschicht 24 gefolgt, die vorzugsweise als p-dotierte a-Si-Schicht ausgebildet ist.
  • An diese Schicht 24 schließt sich eine weitere Schicht 26 aus mikrokristallinem Silizium μc-Si an, die hochdotiert ist (p+).
  • An diese μc-Si Schicht 26 schließt sich eine weitere Schicht 28 aus mikrokristallinem Silizium μc-Si an, die gleichfalls hochdotiert ist, jedoch mit umgekehrter Polarität (n+).
  • Die beiden Schichten 26, 28 aus μc-Si mit p+-Dotierung, gefolgt von n+-Dotierung bilden gemeinsam eine Tunnelkontaktschicht.
  • An die n+-dotierte μc-Si-Schicht 28 schließt sich eine Zinkoxidschicht 30 an, auf der die Rückkontaktschicht 32 als durchgehende metallische Schicht aufgebracht ist, die beispielsweise aus Aluminium bestehen kann.
  • Die Schichten 22 bis 28 enthalten vorzugsweise Wasserstoff mit einem Anteil zwischen 1 und 20 At.-%.
  • Durch diesen Schichtenaufbau ist eine sehr gute Kontaktierung der Basisschicht 12 mit einem Elektronenleiter gewährleistet, obwohl es sich bei der Basisschicht 12 um eine schwach p-dotierte Schicht handelt. Dies wird insbesondere durch die Tunnelkontaktschicht 26, 28 erreicht, die aus der mikrokristallinen p+-Schicht gefolgt von der mikrokristallinen n+-Schicht gebildet ist. Alternativ kann die Tunnelkontaktschicht 26, 28 bei gleichermaßen guten Ergebnissen aus einer ersten p-dotierten a-Si oder μc-Si Schicht gefolgt von einer p+-dotierten mikrokristallinen μc-Si Schicht bestehen.
  • Die Schichtdicke der nur optional verwendeten intrinsischen a-Si-Schicht 22 liegt vorzugsweise zwischen etwa 5 und 20 nm, vorzugsweise bei etwa 10 nm. Die Schichtdicke der Passivierungsschicht 24 liegt vorzugsweise zwischen etwa 20 und 60 nm, vorzugsweise bei etwa 40 nm. Die Schichtdicke der mikrokristallinen Schicht 26 liegt vorzugsweise zwischen etwa 5 und 25 nm, insbesondere bei etwa 10 nm. Die Schichtdicke der mikrokristallinen Schicht 28 liegt vorzugsweise zwischen etwa 1 und 15 nm, insbesondere bei etwa 5 nm.
  • Die Schichtdicke der transparenten elektrisch leitfähigen Schicht aus ZnO, ITO oder dergleichen liegt vorzugsweise zwischen etwa 20 und 150 nm, insbesondere zwischen etwa 40 und 120 nm, beispielsweise bei etwa 80 nm.
  • Die etwa aus Aluminium bestehende Rückkontaktschicht 32 kann eine Stärke zwischen etwa 0,5 und 5 μm aufweisen, beispielsweise 1 μm.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht 30 aus (im interessierenden Wellenlängenbereich) transparentem Material, etwa aus ZnO, verbessert die Reflexion der Rückkontaktschicht 32 und somit den Wirkungsgrad. Grundsätzlich könnte statt ZnO auch ein anderes Schichtmaterial, wie etwa ITO, verwendet werden, jedoch ist ZnO deutlich kostengünstiger in der Massenproduktion.
  • Die Applizierung der Schichten auf die Basisschicht erfolgt durch ein geeignetes Dünnschichtverfahren, wie etwa Plasma Enhanced CVD (PECVD), Sputtern, Hot-Wire-CVD etc. Die bevorzugte Wasserstoffdiffusion innerhalb der Schichten 22 bis 28 erfolgt durch eine abschließende Temperaturerhöhung bis auf etwa 200 °C.
  • Bei der Herstellung von Labormustern einer erfindungsgemäßen Solarzelle wurde einerseits mit PECVD, andererseits mit Hot-Wire CVD gearbeitet. Die intrinsische a-Si-Schicht wurde im PECVD mit Silan (SiH4) und Wasserstoff bei einer Plasmafrequenz von 13,56 MHz und einem Druck von 200 mTorr und einer Leistung von 4 Watt abgeschieden. Die dotierte a-Si-Schicht wurde mit Silan, Wasserstoff und Diboran (B2H6), alternativ mit Phosphin (PH4) bei 80 MHz Plasmafrequenz und einem Druck von 400 mTorr und einer Leistung von 20 Watt hergestellt.
  • Im Falle von Hot-Wire-Abscheidungen wird eine Drahttemperatur von ca. 1700 °C und ein Druck von 100 mTorr verwendet. Alle Abscheidungen erfolgen in Hoch- oder Ultrahochvakuumanlagen.
  • Im Labormaßstab ließen sich mit einer erfindungsgemäßen Solarzelle sowohl mit der Tunnelkontaktschicht bestehend aus μc-Si p+ gefolgt von μc-Si n+ als auch bei Verwendung der alternati ven Tunnelkontaktierung mit μc-Si p gefolgt von μc-Si p+ Wirkungsgrade von mindestens 20% erzielen. Hierzu wurde als Rückkontaktschicht lediglich Al-dotiertes ZnO verwendet. Eine Kontaktierung mit dem wesentlich teureren ITO war hierzu nicht notwendig.
  • Für eine industrielle Herstellung könnte eine Durchlaufanlage verwendet werden.
  • Die erfindungsgemäße Rückkontaktierung ist für alle Silizium-Solarzellen geeignet, unabhängig von der Art der Kontaktierung, die an der Vorderseite verwendet wird.

Claims (16)

  1. Solarzelle mit einer Basisschicht (12) mit einer ersten Dotierung, die mit einer Frontschicht (14) mit einer zweiten Dotierung umgekehrter Polarität eine Grenzschicht bildet, mit mindestens einem Frontkontakt (18) und mindestens einem Rückkontakt (32), wobei zwischen der Basisschicht (12) und dem Rückkontakt (32) mindestens eine Passivierungschicht (24) und eine Tunnelkontaktschicht (26, 28) angeordnet sind, wobei die Tunnelkontaktschicht (26, 28) entweder eine erste hochdotierte Schicht (26) und eine zweite hochdotierte Schicht (28) umgekehrter Polarität aufweist oder eine erste dotierte Schicht (26) und eine zweite hochdotierte Schicht (28) derselben Polarität aufweist, und wobei die Tunnelkontaktschicht (26, 28) mikrokristallines Silizium (μc-Si) aufweist.
  2. Solarzelle nach Anspruch 1, bei der die Passivierungsschicht (24) aus dotiertem oder hochdotiertem Material gleicher Polarität wie die Basisschicht (12) besteht.
  3. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Rückkontakt (32) als metallischer Flächenkontakt ausgebildet ist.
  4. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest der Rückkontakt (32) oder der Frontkontakt (18) aus Aluminium, Gold, Silber oder einem anderen Metall besteht.
  5. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Passivierungsschicht (24) aus amorphem Silizium (a-Si) besteht.
  6. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Basisschicht (12) p-dotiert ist, die Frontschicht n-dotiert ist und die Tunnelkontaktschicht (26, 28) eine hochdotierte p+-Schicht (26) und eine hochdotierte n+-Schicht (28) aufweist.
  7. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Basisschicht (12) p-dotiert ist, die Frontschicht n-dotiert ist, und die Tunnelkontaktschicht (26, 28) eine erste p-Schicht (26) und eine zweite hochdotierte p+-Schicht (28) aufweist.
  8. Solarzelle nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Passivierungsschicht (24) eine p-dotierte Schicht oder eine hochdotierte p+-Schicht ist.
  9. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen der Passivierungsschicht (24) und der Basisschicht (12) eine intrinsische Schicht aus a-Si angeordnet ist.
  10. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zwischen der Tunnelkontaktschicht (26, 28) und dem Rückkontakt (32) eine transparente elektrisch leitfähige Schicht (30) vorgesehen ist, die vorzugsweise aus Zinkoxid (ZnO), aus Indiumzinnoxid (ITO) oder einem leitfähigen Polymer besteht.
  11. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest die Passivierungsschicht (24), die Tunnel kontaktschicht (26, 28) oder die intrinsische Schicht (22) Wasserstoff enthält.
  12. Solarzelle nach Anspruch 11, bei der zumindest die Passivierungsschicht (24), die Tunnelkontaktschicht (26, 28) oder die intrinsische Schicht (22) etwa 1 bis 20 At.-% Wasserstoff enthält.
  13. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Basismaterial (12) aus monokristallinem Silizium oder aus multikristallinem Silizium (mc-Si) besteht.
  14. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Frontschicht (14) mit einer Passivierungsschicht (16) versehen ist, die im Bereich des Frontkontaktes (18) unterbrochen ist.
  15. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Schichten durch ein Dünnschichtverfahren hergestellt ist, insbesondere durch Plasma-CVD, durch Sputtern oder durch katalytisches CVD (Hot Wire CVD).
  16. Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schichten bei höchstens etwa 250 °C, vorzugsweise bei höchstens 200 °C aufgetragen sind.
DE102005013668A 2005-03-14 2005-03-14 Solarzelle Expired - Fee Related DE102005013668B3 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005013668A DE102005013668B3 (de) 2005-03-14 2005-03-14 Solarzelle
PCT/EP2006/001752 WO2006097189A1 (de) 2005-03-14 2006-02-25 Solarzelle
EP06707276A EP1859486A1 (de) 2005-03-14 2006-02-25 Solarzelle
JP2008501179A JP2008533729A (ja) 2005-03-14 2006-02-25 太陽電池
CNA2006800082132A CN101142689A (zh) 2005-03-14 2006-02-25 太阳能电池
US11/886,195 US20080251117A1 (en) 2005-03-14 2006-02-25 Solar Cell
KR1020077023662A KR20070119702A (ko) 2005-03-14 2006-02-25 태양 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005013668A DE102005013668B3 (de) 2005-03-14 2005-03-14 Solarzelle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005013668B3 true DE102005013668B3 (de) 2006-11-16

Family

ID=36685778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102005013668A Expired - Fee Related DE102005013668B3 (de) 2005-03-14 2005-03-14 Solarzelle

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20080251117A1 (de)
EP (1) EP1859486A1 (de)
JP (1) JP2008533729A (de)
KR (1) KR20070119702A (de)
CN (1) CN101142689A (de)
DE (1) DE102005013668B3 (de)
WO (1) WO2006097189A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010009795A1 (de) 2010-03-01 2011-09-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung von metallischen Rückkontakten für waferbasierte Solarzellen

Families Citing this family (53)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100964153B1 (ko) * 2006-11-22 2010-06-17 엘지전자 주식회사 태양전지의 제조방법 및 그에 의해 제조되는 태양전지
US8273983B2 (en) * 2007-12-21 2012-09-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Photonic device and method of making same using nanowires
DE102008006987A1 (de) 2008-01-31 2009-08-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsempfänger und Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsempfängers
US20090283145A1 (en) * 2008-05-13 2009-11-19 Kim Yun-Gi Semiconductor Solar Cells Having Front Surface Electrodes
KR20100059410A (ko) 2008-11-26 2010-06-04 삼성전자주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
DE102008054756A1 (de) * 2008-12-16 2010-06-24 Q-Cells Se Photovoltaikelement
US8283557B2 (en) * 2009-03-10 2012-10-09 Silevo, Inc. Heterojunction solar cell based on epitaxial crystalline-silicon thin film on metallurgical silicon substrate design
US20100243042A1 (en) * 2009-03-24 2010-09-30 JA Development Co., Ltd. High-efficiency photovoltaic cells
MY186820A (en) * 2009-04-21 2021-08-23 Tetrasun Inc High-efficiency solar cell structures and methods of manufacture
CN102422438B (zh) * 2009-05-12 2014-07-09 国立大学法人筑波大学 半导体装置及其制造方法以及太阳能电池
US8614115B2 (en) * 2009-10-30 2013-12-24 International Business Machines Corporation Photovoltaic solar cell device manufacture
US9012766B2 (en) 2009-11-12 2015-04-21 Silevo, Inc. Aluminum grid as backside conductor on epitaxial silicon thin film solar cells
TWI514608B (zh) * 2010-01-14 2015-12-21 Dow Global Technologies Llc 具曝露式導電柵格之防溼光伏打裝置
CN102812558B (zh) * 2010-02-09 2015-09-09 陶氏环球技术有限责任公司 具有改善的屏障膜粘附的抗湿光伏器件
US9214576B2 (en) 2010-06-09 2015-12-15 Solarcity Corporation Transparent conducting oxide for photovoltaic devices
KR101203623B1 (ko) 2010-06-18 2012-11-21 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US9773928B2 (en) 2010-09-10 2017-09-26 Tesla, Inc. Solar cell with electroplated metal grid
US9800053B2 (en) 2010-10-08 2017-10-24 Tesla, Inc. Solar panels with integrated cell-level MPPT devices
JP2014116327A (ja) * 2011-03-31 2014-06-26 Sanyo Electric Co Ltd 光電変換装置
US9054256B2 (en) 2011-06-02 2015-06-09 Solarcity Corporation Tunneling-junction solar cell with copper grid for concentrated photovoltaic application
CN104781936A (zh) 2012-10-04 2015-07-15 喜瑞能源公司 具有电镀的金属格栅的光伏器件
US9865754B2 (en) 2012-10-10 2018-01-09 Tesla, Inc. Hole collectors for silicon photovoltaic cells
KR101276884B1 (ko) 2012-10-17 2013-06-19 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그 제조 방법
US9281436B2 (en) 2012-12-28 2016-03-08 Solarcity Corporation Radio-frequency sputtering system with rotary target for fabricating solar cells
US10074755B2 (en) 2013-01-11 2018-09-11 Tesla, Inc. High efficiency solar panel
US9412884B2 (en) 2013-01-11 2016-08-09 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
US9219174B2 (en) 2013-01-11 2015-12-22 Solarcity Corporation Module fabrication of solar cells with low resistivity electrodes
EP2787541B1 (de) 2013-04-03 2022-08-31 LG Electronics, Inc. Solarzelle
US9624595B2 (en) 2013-05-24 2017-04-18 Solarcity Corporation Electroplating apparatus with improved throughput
CN103413838B (zh) * 2013-07-23 2016-12-07 新奥光伏能源有限公司 一种晶体硅太阳电池及其制备方法
EP2922101A1 (de) * 2014-03-19 2015-09-23 Institut für Solarenergieforschung GmbH Leitfähige Polymer/Si-Schnittstelle auf der Rückseite von Solarzellen
US10309012B2 (en) 2014-07-03 2019-06-04 Tesla, Inc. Wafer carrier for reducing contamination from carbon particles and outgassing
KR102219804B1 (ko) 2014-11-04 2021-02-24 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 그의 제조 방법
CN104409571A (zh) * 2014-11-21 2015-03-11 广西智通节能环保科技有限公司 一种选择性发射极太阳能电池的制作方法
CN104393059A (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 广西智通节能环保科技有限公司 一种太阳能电池
CN104465870A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种太阳能电池发射极及其制作方法
CN104409570A (zh) * 2014-11-21 2015-03-11 广西智通节能环保科技有限公司 一种晶体硅太阳能电池的制作方法
CN104465803A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 广西智通节能环保科技有限公司 一种背发射极异质结太阳电池及制备方法
EP3026713B1 (de) 2014-11-28 2019-03-27 LG Electronics Inc. Solarzelle und verfahren zur herstellung davon
CN104465873A (zh) * 2014-12-03 2015-03-25 苏州贝多环保技术有限公司 一种选择性发射极太阳电池及其制作方法
US9899546B2 (en) 2014-12-05 2018-02-20 Tesla, Inc. Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste
US9947822B2 (en) 2015-02-02 2018-04-17 Tesla, Inc. Bifacial photovoltaic module using heterojunction solar cells
US9525083B2 (en) * 2015-03-27 2016-12-20 Sunpower Corporation Solar cell emitter region fabrication with differentiated P-type and N-type architectures and incorporating a multi-purpose passivation and contact layer
KR102272433B1 (ko) 2015-06-30 2021-07-05 엘지전자 주식회사 태양 전지 및 이의 제조 방법
US9761744B2 (en) 2015-10-22 2017-09-12 Tesla, Inc. System and method for manufacturing photovoltaic structures with a metal seed layer
US9842956B2 (en) 2015-12-21 2017-12-12 Tesla, Inc. System and method for mass-production of high-efficiency photovoltaic structures
US9496429B1 (en) 2015-12-30 2016-11-15 Solarcity Corporation System and method for tin plating metal electrodes
US10115838B2 (en) 2016-04-19 2018-10-30 Tesla, Inc. Photovoltaic structures with interlocking busbars
CN107369726B (zh) * 2017-05-26 2023-09-15 泰州隆基乐叶光伏科技有限公司 n型晶体硅双面太阳电池
US10672919B2 (en) 2017-09-19 2020-06-02 Tesla, Inc. Moisture-resistant solar cells for solar roof tiles
US11190128B2 (en) 2018-02-27 2021-11-30 Tesla, Inc. Parallel-connected solar roof tile modules
CN110634961A (zh) * 2018-05-31 2019-12-31 福建金石能源有限公司 一种双面钝化背接触异质结太阳电池及其制作方法
CN112466962B (zh) * 2020-11-19 2021-11-23 晶科绿能(上海)管理有限公司 太阳能电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05145095A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子
JPH10135497A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池素子及び太陽電池モジュール
JP2003197943A (ja) * 2002-12-05 2003-07-11 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池素子及び太陽電池モジュール
US20030145884A1 (en) * 2001-10-12 2003-08-07 King Richard Roland Wide-bandgap, lattice-mismatched window layer for a solar conversion device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004031950A1 (de) * 2003-06-26 2005-02-10 Kyocera Corp. Halbleiter/Elektroden-Kontaktstruktur und eine solche verwendendes Halbleiterbauteil
JP4911878B2 (ja) * 2003-06-26 2012-04-04 京セラ株式会社 半導体／電極のコンタクト構造とこれを用いた半導体素子、太陽電池素子、並びに太陽電池モジュール
US20050252544A1 (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Ajeet Rohatgi Silicon solar cells and methods of fabrication

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05145095A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 光起電力素子
JPH10135497A (ja) * 1996-10-31 1998-05-22 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池素子及び太陽電池モジュール
US20030145884A1 (en) * 2001-10-12 2003-08-07 King Richard Roland Wide-bandgap, lattice-mismatched window layer for a solar conversion device
JP2003197943A (ja) * 2002-12-05 2003-07-11 Sanyo Electric Co Ltd 太陽電池素子及び太陽電池モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010009795A1 (de) 2010-03-01 2011-09-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung von metallischen Rückkontakten für waferbasierte Solarzellen
DE102010009795B4 (de) * 2010-03-01 2014-05-15 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von metallischen Rückkontakten für waferbasierte Solarzellen

Also Published As

Publication number Publication date
US20080251117A1 (en) 2008-10-16
KR20070119702A (ko) 2007-12-20
EP1859486A1 (de) 2007-11-28
CN101142689A (zh) 2008-03-12
JP2008533729A (ja) 2008-08-21
WO2006097189A1 (de) 2006-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005013668B3 (de) Solarzelle
DE102008055028A1 (de) Solarzelle
DE69734860T2 (de) Herstellungsverfahren von integrierten Dünnfilm-Solarzellen
DE2854750C2 (de) Silizium-Solarzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102004031950A1 (de) Halbleiter/Elektroden-Kontaktstruktur und eine solche verwendendes Halbleiterbauteil
DE102013219561A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer photovoltaischen Solarzelle mit zumindest einem Heteroübergang
DE3732619C2 (de)
DE102004049197A1 (de) Solarbatterie und Herstellverfahren für eine solche
DE102008060404A1 (de) Einseitig kontaktiertes Dünnschicht-Solarmodul mit einer inneren Kontaktschicht
DE102012025773B3 (de) Photovoltaikelemente mit Gruppe-III/V-Halbleitern
DE102011075352A1 (de) Verfahren zum Rückseitenkontaktieren einer Silizium-Solarzelle und Silizium-Solarzelle mit einer solchen Rückseitenkontaktierung
DE102008064685A1 (de) Solarzelle
DE102014205350B4 (de) Photoaktives Halbleiterbauelement sowie Verfahren zum Herstellen eines photoaktiven Halbleiterbauelementes
DE102007012268A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle sowie damit hergestellte Solarzelle
DE3851402T2 (de) Integrierte sonnenzelle und herstellungsverfahren.
DE102009025428A1 (de) Dünnschichtsolarzelle und Verfahren zur Herstellung
DE212013000122U1 (de) Hybrid-Solarzelle
DE112010005449T5 (de) Substrat für eine fotoelektrische Wandlervorrichtung und Verfahren zur Herstellung des Substrats, fotoelektrische Dünnschichtwandlervorrichtung und Verfahren zur Herstellung der fotoelektrischen Dünnschichtwandlervorrichtung, und Solarzellenmodul
DE102010025983A1 (de) Solarzelle mit dielektrischer Rückseitenverspiegelung und Verfahren zu deren Herstellung
DE102020132245A1 (de) Rückseitenkontaktierte Solarzelle und Herstellung einer solchen
WO2014128032A1 (de) Halbleiterbauelement, insbesondere solarzelle und verfahren zum herstellen einer metallischen kontaktierungsstruktur eines halbleiterbauelements
WO2011009860A2 (de) Dünnschicht-solarmodul mit verbesserter zusammenschaltung von solarzellen sowie verfahren zu dessen herstellung
WO2011141139A2 (de) Verfahren zur herstellung einer einseitig kontaktierbaren solarzelle aus einem silizium-halbleitersubstrat
DE112019004905T5 (de) Solarzellen mit Hybridarchitekturen einschließlich unterscheidbarer p- und n- Regionen
DE102011012921A1 (de) Dünnschicht-Solarzelle und Verfahren zu Ihrer Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: Q-CELLS AG, 06766 THALHEIM, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: ADARES PATENT- UND RECHTSANWAELTE REININGER & , DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HANWHA Q.CELLS GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: Q-CELLS AG, 06766 BITTERFELD-WOLFEN, DE

Effective date: 20130206

R082 Change of representative

Representative=s name: ADARES PATENT- UND RECHTSANWAELTE REININGER & , DE

Effective date: 20130206

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20131001