DE102006057328A1 - Solar cell has laminar semiconductor substrate, and dielectric layer with oblong openings, where oblong metallic contacts are arranged transverse to those oblong openings - Google Patents

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Abstract

The solar cell (1) has a laminar semiconductor substrate. A dielectric layer is provided on a surface (2) of the semiconductor substrate. Another dielectric layer is provided at the surface of the substrate, and opposite to the surface of the dielectric layer with oblong metallic contacts (7). The former dielectric layer has oblong Openings (5). The oblong metallic contacts are arranged transverse to those oblong openings. An independent claim is also included for a method for producing solar cell.

Description

BEREICH DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Solarzelle mit länglichen Kontaktregionen, bei der Metallkontakte quer zu diesen Kontaktregionen verlaufend angeordnet sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine solche Solarzelle.The The present invention relates to a solar cell with elongated Contact regions, at the metal contacts across these contact regions are arranged running. Furthermore, the present invention relates a manufacturing process for such a solar cell.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Solarzellen dienen der Umwandlung von Licht in elektrische Energie. Hierzu wird ein Substrat aus einem Halbleiter mit verschieden dotierten Bereichen versehen. Zum Beispiel kann ein Basisbereich des Substrates als p-Typ-Halbleiter ausgebildet sein, während meist an der Oberfläche, die hin zu dem einfallenden Licht gerichtet ist, eine Emitterschicht aus einem n-Typ-Halbleiter ausgebildet ist. An der Grenze zwischen dem Basisbereich und der Emitterschicht entsteht ein pn-Übergang. Das an diesem pn-Übergang entstehende Potentialgefälle dient dazu, Ladungsträgerpaare, die durch Absorption einfallenden Lichts in dem Halbleitersubstrat gebildet werden, räumlich zu trennen. Die derart räumlich getrennten Ladungsträgerpaare werden anschließend über auf das Substrat in dem Basisbereich und dem Emitterbereich aufgebrachte Metallkontakte einem externen Stromkreis zugeführt.solar cells serve to convert light into electrical energy. For this purpose is a substrate of a semiconductor with differently doped regions Mistake. For example, a base region of the substrate may be considered p-type semiconductor may be formed, while mostly on the surface, the directed towards the incident light, an emitter layer is formed of an n-type semiconductor. At the border between The base region and the emitter layer creates a pn junction. That at this pn junction resulting potential gradient serves to charge carrier pairs, the absorption of incident light in the semiconductor substrate be formed, spatially to separate. The so spatially separate charge carrier pairs are then over on the substrate is deposited in the base region and the emitter region Metal contacts fed to an external circuit.

Es ist bekannt, dass eine an einer Oberfläche des Halbleitersubstrats befindliche Metallisierung als starkes Rekombinationszentrum dienen kann. Unter Rekombination wird hierbei verstanden, dass die durch das einfallende Licht erzeugten Ladungsträgerpaare, die aus einem negativ geladenen Elektron und einem positiv geladenen Loch bestehen, rekombinieren und sich damit neutralisieren, bevor sie an dem pn-Übergang räumlich getrennt werden können. Rekombination senkt daher den Wirkungsgrad der Solarzelle. Es wird daher angestrebt, die direkte Kontaktfläche zwischen dem Solarzellenhalbleitersubstrat und der an dessen Oberfläche aufgebrachten Metallisierung der Metallkontakte so gering wie möglich zu halten.It It is known that one on a surface of the semiconductor substrate located metallization can serve as a strong recombination center. Recombination here is understood to mean that by the incident light generated charge carrier pairs that made a negative charged electron and a positively charged hole recombine and neutralize themselves before going to the pn junction spatial can be separated. Recombination therefore reduces the efficiency of the solar cell. It will Therefore, the aim is the direct contact area between the solar cell semiconductor substrate and on the surface applied metallization of the metal contacts as low as possible hold.

Es ist ferner bekannt, dass ein Kontaktwiderstand zwischen dem Solarzellenhalbleitersubstrat und den darauf aufgebrachten Metallkontakten umso größer sein kann, je schwächer das Halbleitersubstrat im Bereich der Kontaktfläche insbesondere in einer Region nahe der Substratoberfläche dotiert ist. Die Stärke der Dotandenkonzentration zusammen mit der Dicke der dotierten Schicht führt zu dem sogenannten Schichtwiderstand, der ein Maß für die elektrische Leitfähigkeit ist, mit der eine dotierte Halbleiterschicht einen elektrischen Strom leiten kann. Bei bestimmten Metallisierungsarten, wie zum Beispiel der bei der industriellen Fertigung von Solarzellen häufig verwendeten Siebdruckmetallisierung hat sich herausgestellt, dass ein akzeptabler Kontaktwiderstand zwischen der Metallisierung und dem Solarzellensubstrat in der Regel nur dann erreichbar ist, wenn das Substrat im Bereich der Metallisierung stark genug dotiert ist, dass sich ein Schichtwiderstand von weniger als 70 Ohm per square ergibt. Je stärker die Dotierung an der zu kontaktierenden Oberfläche, insbesondere im oberflächennahen Bereich, und somit je niedriger der Schichtwiderstand ist, umso geringer fällt der Kontaktwiderstand aus. Da der Kontaktwiderstand zusammen mit dem Schichtwiderstand, aufgrund des lateralen Widerstandes bis zu den Metallfingern, zu den Gesamtserienwiderständen innerhalb der Solarzelle beiträgt und diese Serienwiderstände den Wirkungsgrad der Solarzelle erheblich reduzieren können, wird angestrebt, den Kontaktwiderstand und den Schichtwiderstand durch Verwendung stark dotierter Regionen zumindest speziell in den Bereichen, wo die Metallisierung das Halbleitersubstrat kontaktiert, gering zu halten.It It is also known that a contact resistance between the solar cell semiconductor substrate and the weaker the metal contacts applied to it, the weaker it can be Semiconductor substrate in the region of the contact surface, in particular in a region near the substrate surface is doped. The strenght the dopant concentration together with the thickness of the doped layer leads to the so-called sheet resistance, which is a measure of the electrical conductivity is, with a doped semiconductor layer is an electrical Can conduct electricity. For certain metallization types, such as Example of the frequently used in the industrial production of solar cells Screen printing metallization has been found to be an acceptable Contact resistance between the metallization and the solar cell substrate usually only achievable if the substrate is in the range The metallization is heavily doped enough that there is a sheet resistance of less than 70 ohms per square. The stronger the doping at the contacting surface, especially near the surface Range, and thus the lower the sheet resistance, the more less falls the contact resistance. Since the contact resistance together with the sheet resistance, due to the lateral resistance up to the metal fingers, to the total series resistances within the solar cell contributes and these series resistors can significantly reduce the efficiency of the solar cell is sought, the contact resistance and the sheet resistance by use heavily endowed regions, at least especially in those areas where the metallization contacts the semiconductor substrate, low hold.

Es ist weiterhin bekannt, dass ein an der zum eingestrahlten Licht gerichteten Frontseite der Solarzelle ausgebildeter Emitter eine umso schlechtere interne Quanteneffizienz (IQE) im blauen Spektralbereich hat, je stärker er dotiert ist und je schlechter eine Passivierung der Oberfläche des Emitters ist. Die IQE bildet ein Maß dafür, mit welcher Effizienz Ladungsträgerpaare, die von einfallendem Licht einer bestimmten spektralen Wellenlänge erzeugt werden, zum durch die Solarzelle erzeugten externen Strom beitragen. Insbesondere bei blauem Licht, das direkt in der Nähe der Solarzellenoberfläche absorbiert wird, führt ein stark dotierter Emitter bzw. eine schlechte Oberflächenpassivierung dazu, dass viele Ladungsträgerpaare rekombinieren, bevor sie vom pn-Übergang getrennt werden. Die Ladungsträgerpaare können dann nicht mehr zum externen Strom beitragen. Ein reduzierter Wirkungsgrad der Solarzelle ist das Resultat. Um eine erhöhte Blauempfindlichkeit für die Solarzelle zu erreichen, ist es daher vorteilhaft, die Emitterschicht möglichst schwach zu dotieren und die Oberfläche möglichst gut zu passivieren.It It is also known that the light is incident on the light one solar cell trained front emitter the worse internal quantum efficiency (IQE) in the blue spectral range has, the stronger he is doped and the worse a passivation of the surface of the Emitters is. The IQE provides a measure of the efficiency with which charge carrier pairs, generated by incident light of a particular spectral wavelength contribute to the external power generated by the solar cell. Especially with blue light, which absorbs directly near the solar cell surface will, leads a heavily doped emitter or a poor surface passivation to that many pairs of charge carriers recombine before leaving the pn junction be separated. The charge carrier pairs can then no longer contribute to the external power. A reduced efficiency the solar cell is the result. For an increased blue sensitivity for the solar cell To achieve, it is therefore advantageous, the emitter layer as possible to dope weakly and passivate the surface as well as possible.

Es wurde ein Solarzellenkonzept vorgeschlagen, bei dem an der Vorderseite einer Solarzelle eine Dielektrikumschicht ausgebildet wurde und durch diese Dielektrikumschicht hindurch längliche Gräben in eine Oberfläche der Solarzelle eingebracht wurden. In diese länglichen Gräben wurde ein stark dotierter Emitter eindiffundiert. In einem nachfolgenden Metallisierungsschritt wurden längliche Metallfinger senkrecht über die Gräben verlaufend ausgebildet. Dadurch konnte unter anderem erreicht werden, dass sich aufgrund der starken Dotierung innerhalb der Gräben ein geringer Kontaktwiderstand mit den dort anliegenden Metallkontaktbereichen einstellt.It was proposed a solar cell concept, in which at the front a solar cell, a dielectric layer has been formed and by this dielectric layer passes through elongated trenches in a surface of the Solar cell were introduced. In these oblong trenches became a heavily endowed Emitter diffused. In a subsequent metallization step were elongated Metal finger vertically above the trenches running trained. This could be achieved, among other things, that due to the heavy doping inside the trenches low contact resistance with the metal contact areas present there established.

In Anbetracht des genannten Stand der Technik kann ein Bedarf dafür bestehen, ein Solarzellenkonzept und ein Verfahren zum Herstellen entsprechender Solarzellen bereitzustellen, bei dem zumindest Teilaspekte des oben genannten Standes der Technik in vorteilhafter Weise weiterentwickelt wurden.In In view of the cited prior art, there may be a need a solar cell concept and a method for producing the same To provide solar cells, in which at least part of the above mentioned prior art have been further developed in an advantageous manner.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Dieser Bedarf kann erfüllt werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This Demand can be fulfilled are covered by the subject matter of the independent claims. advantageous embodiments The present invention is described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Solarzelle vorgeschlagen, aufweisend: ein flächiges Halbleitersubstrat; eine erste Dielektrikumschicht an einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats; eine zweite Dielektrikumschicht an einer der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats entgegengesetzten Oberfläche der ersten Dielektrikumschicht; längliche Metallkontakte an der zweiten Dielektrikumschicht; wobei wenigstens die erste Dielektrikumschicht längliche Öffnungen aufweist; und wobei die länglichen Metallkontakte quer zu den länglichen Öffnungen angeordnet sind.According to one In the first aspect of the present invention, a solar cell is proposed, comprising: a flat Semiconductor substrate; a first dielectric layer at a first Surface of the A semiconductor substrate; a second dielectric layer on one of first surface the semiconductor substrate opposite surface of the first dielectric layer; elongated Metal contacts on the second dielectric layer; at least the first dielectric layer elongated openings having; and where the elongated Metal contacts across the elongated openings are arranged.

Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile der erfindungsgemäßen Solarzelle werden im Anschluss diskutiert.Characteristics, Details and possible Advantages of the solar cell according to the invention will be discussed afterwards.

Das flächige Halbleitersubstrat kann scheibenförmig sein, sodass dessen Erstreckung in einer Ebene wesentlich größer ist als normal zu der Ebene. Das Substrat kann aus einem beliebigen Halbleitermaterial wie zum Beispiel Silizium ausgebildet sein. Das flächige Substrat kann als Silizium-Wafer mit einer Fläche von mehr als 10 × 10 cm2, vorzugsweise mehr als 15 × 15 cm2 und einer Dicke von weniger als 300 µm, vorzugsweise weniger als 250 µm und stärker bevorzugt weniger als 200 µm ausgebildet sein.The planar semiconductor substrate may be disk-shaped, so that its extent in a plane is substantially greater than normal to the plane. The substrate may be formed of any semiconductor material such as silicon. The sheet substrate may be formed as a silicon wafer having an area of more than 10 × 10 cm 2 , preferably more than 15 × 15 cm 2 and a thickness of less than 300 μm, preferably less than 250 μm, and more preferably less than 200 μm be.

Die erste Oberfläche des Halbleitersubstrats kann eine im Einsatz der Solarzelle hin zum einfallenden Licht gerichtete Vorderseitenoberfläche des Substrats sein.The first surface of the semiconductor substrate may be one in use of the solar cell directed to the incident light front surface of the Be a substrate.

Die erste und die zweite Dielektrikumschicht können eine Doppelschichtenfolge an der Solarzellenoberfläche bilden, wobei die beiden Schichten unterschiedliche physikalische Eigenschaften zum Beispiel hinsichtlich ihres Brechungsindexes und ihrer Dichte bzw. Porosität haben können. Die erste Dielektrikumschicht kann vorzugsweise derart ausgebildet sein, dass sie als elektrische Isolationsschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und den Metallkontakten funktionieren kann. Hierzu kann die erste Dielektrikumschicht als dichte Schicht, das heißt ohne bzw. mit einer geringen Porosität ausgebildet sein. Zum Beispiel kann sie als eine Siliziumoxidschicht ausgebildet sein. Insbesondere thermisch ausgebildete Siliziumoxidschichten weisen so gut wie keine Porosität auf und wirken daher als sehr gut elektrisch isolierende Schicht. Ferner besitzen Siliziumoxidschichten sehr gute oberflächenpassivierende Eigenschaften für Siliziumsubstrate. Es wurde herausgefunden, dass Siliziumoxidschichten nach einem Hochtemperaturschritt wie zum Beispiel dem weiter unten beschriebenen starken Diffusionsschritt ihre guten oberflächenpassivierenden Eigenschaften im Wesentlichen nicht verlieren.The The first and the second dielectric layer may be a double layer sequence at the solar cell surface form, the two layers different physical Properties, for example, in terms of their refractive index and their density or porosity can have. The first dielectric layer may preferably be formed in this way be that as an electrical insulation layer between the semiconductor substrate and the metal contacts can work. For this, the first Dielectric layer as a dense layer, ie without or with a low porosity be educated. For example, it may be formed as a silicon oxide film be. In particular, thermally formed silicon oxide layers have virtually no porosity on and therefore act as a very good electrically insulating layer. Furthermore, silicon oxide layers have very good surface passivating properties Properties for Silicon substrates. It was found that silicon oxide layers after a high temperature step such as the one below strong diffusion step described their good surface passivating Essentially, do not lose properties.

Die zweite Dielektrikumschicht dient hauptsächlich als Antireflexschicht. Bei ihr sind daher Eigenschaften wie elektrische Isolation und Porosität kaum wichtig. Sie kann zum Beispiel aus einem industriell einfach und schnell abscheidbaren Siliziumnitrid bestehen. Die zweite Dielektrikumschicht lässt sich auf verschiedene Arten herstellen, zum Beispiel im PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), LPCVD-Verfahren (Low Pressure CVD), APCVD-Verfahren (Atmospheric Pressure CVD), etc. Auch mittels Spin-On- Verfahren, Spray-On-Verfahren oder durch Aufdruck von speziellen Pasten durch Siebdruck können Dielektrikumschichten mit entsprechenden Eigenschaften ausgebildet werden.The second dielectric layer serves mainly as an antireflection layer. For this reason, properties such as electrical insulation and porosity are hardly important. For example, it can be made industrially easy and fast depositable silicon nitride. The second dielectric layer let yourself in various ways, for example in the PECVD method (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD (Low Pressure CVD), APCVD (Atmospheric Pressure CVD), etc. Also by means of Spin-on method, spray-on method or by printing special pastes by screen printing, dielectric layers be formed with appropriate properties.

Die an der zweiten Dielektrikumschicht ausgebildeten Metallkontakte können auf der zweiten Dielektrikumschicht aufliegend ausgebildet sein, wie zum Beispiel im Fall von aufgedampften Metallkontakten. Sie können die zweite Dielektrikumschicht jedoch auch teilweise durchdringen. So ist es zum Beispiel für durch Siebdruck ausgebildete Metallkontakte bekannt, dass die mit einer metallpartikelhaltigen viskosen Paste lokal aufgedruckten Metallfinger beim anschließenden Einbrennen bzw. Einfeuern so genannte Spikes bilden, das heißt kleine Bereiche, in denen die Metallpartikel die darunter liegende Dielektrikumschicht teilweise durchdringen. Es wurde festgestellt, dass eine solche Spike-Bildung umso ausgeprägter sein kann, je poröser die Dielektrikumschicht ist. Es wurde ferner festgestellt, dass eine Spike-Bildung durch Siliziumnitridschichten wesentlich stärker auftritt als durch Siliziumoxidschichten.The formed on the second dielectric layer metal contacts can be formed resting on the second dielectric layer, as in the case of vapor-deposited metal contacts. she can However, partially penetrate the second dielectric layer. So it is for example formed by screen printing metal contacts that with a metal particle-containing viscous paste locally printed Metal fingers in the subsequent Burning or firing so-called spikes form, that is small Areas where the metal particles cover the underlying dielectric layer partially penetrate. It was found that such Spike formation all the more pronounced can be, the more porous the dielectric layer is. It was also found that a spike formation by silicon nitride layers occurs much stronger as by silicon oxide layers.

Erfindungsgemäß weist wenigstens die erste Dielektrikumschicht längliche Öffnungen auf. Die länglichen Öffnungen können sich in Form von geraden, schmalen Gräben im Wesentlichen von einem Rand der Solarzelle zum anderen Rand der Solarzelle erstrecken. Sie können die erste Dielektrikumschicht vollständig durchtrennen, so dass entsprechende Bereiche der Halbleiteroberfläche nicht mit der ersten Dielektrikumschicht bedeckt sind. Es kann eine Vielzahl solcher zueinander paralleler länglicher Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht ausgebildet sein, wobei der laterale Abstand zwischen benachbarten länglichen Öffnungen äquidistant sein kann. Die länglichen Öffnungen können eine konstante Breite entlang ihrer Länge aufweisen. Alternativ kann die Breite variieren, wobei es vorteilhaft sein kann, die Breite der Öffnungen im Bereich der Metallkontakte größer als im Bereich zwischen benachbarten Metallkontakten zu wählen. Die länglichen Öffnungen können eine durchschnittliche Breite von weniger als 100 µm, vorzugsweise 10-30 µm, und einen lateralen Abstand von weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, haben.According to the invention, at least the first dielectric layer has elongated openings. The elongate openings may extend in the form of straight, narrow trenches substantially from one edge of the solar cell to the other edge of the solar cell. You can completely cut through the first dielectric layer, so that corresponding areas of the semiconductor surface are not covered with the first dielectric layer. It can be formed a plurality of such parallel elongated openings in the first dielectric layer, wherein the lateral distance between be adjacent elongated openings can be equidistant. The elongated openings may have a constant width along their length. Alternatively, the width may vary, and it may be advantageous to choose the width of the openings in the area of the metal contacts to be greater than in the area between adjacent metal contacts. The elongate openings may have an average width of less than 100 μm, preferably 10-30 μm, and a lateral spacing of less than 2 mm, preferably less than 1 mm.

Die quer zu den länglichen Öffnungen angeordneten länglichen Metallkontakte können senkrecht oder in einem spitzen Winkel zur Längsrichtung der Öffnungen verlaufen. Die länglichen Metallkontakte sollen die länglichen Öffnungen bzw. Teilbereiche der länglichen Öffnungen kreuzen. Die Metallkontakte können als längliche Finger ausgebildet sein, wobei benachbarte Metallkontaktfinger im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen und in einem so genannten Busbar münden können. Der Busbar ist eine quer zu den Fingern verlaufende breitere Metallisierung, die die Kontaktfinger verbindet und die in ihnen gesammelten Ladungsträger über ein an dem Busbar angelötetes Band einem äußeren Stromkreis zuführen kann.The across the oblong openings arranged oblong Metal contacts can perpendicular or at an acute angle to the longitudinal direction of the openings run. The elongated ones Metal contacts should be the elongated openings or partial areas of the elongated openings cross. The metal contacts can as elongated Finger be formed, wherein adjacent metal contact fingers in Essentially parallel to each other and in a so-called Busbar open can. The busbar is a broader metallization running across the fingers, which connects the contact fingers and the charge carriers collected in them via a soldered to the busbar Band can lead to an external circuit.

Die erfindungsgemäße Solarzelle kann unter anderem folgende Vorteile aufweisen:
Die erste Dielektrikumschicht kann als gute Oberflächenpassivierung für das darunter liegende Halbleitersubstrat wirken. Aufgrund ihrer entsprechend gewählten physikalischen Eigenschaften kann die erste Dielektrikumschicht auch als gute Isolierschicht zwischen der Oberfläche des Halbleitersubstrats und den über der ersten Dielektrikumschicht angeordneten Metallkontakten dienen. Die zweite Dielektrikumschicht kann andere Aufgaben, wie zum Beispiel die Bildung einer Antireflexschicht, erfüllen. Außerdem kann sie aus einfach, schnell und kostengünstig herzustellendem Material gefertigt sein. Somit kann die erfindungsgemäße Solarzelle einen hohen Wirkungsgrad aufgrund geringer Oberflächenrekombination und guter Antireflexeigenschaften erzielen und kostengünstig und einfach herzustellen sein.The solar cell according to the invention may, inter alia, have the following advantages:
The first dielectric layer may act as a good surface passivation for the underlying semiconductor substrate. Because of their suitably chosen physical properties, the first dielectric layer can also serve as a good insulating layer between the surface of the semiconductor substrate and the metal contacts arranged above the first dielectric layer. The second dielectric layer may perform other tasks, such as the formation of an antireflective layer. In addition, it can be made of simple, fast and inexpensive to produce material. Thus, the solar cell of the present invention can achieve high efficiency due to low surface recombination and good antireflection properties and can be inexpensive and easy to manufacture.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Solarzelle eine an der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildete Emitterschicht mit einem ersten Schichtwiderstand in einem Bereich unterhalb der ersten Dielektrikumschicht und einem zweiten Schichtwiderstand kleiner als der erste Schichtwiderstand in einem Bereich unterhalb der länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht auf.According to one further embodiment the solar cell one on the first surface of the semiconductor substrate formed emitter layer with a first sheet resistance in an area below the first dielectric layer and a second Sheet resistance smaller than the first sheet resistance in one Area below the elongated openings in the first dielectric layer.

Das Konzept, bestimmte Bereiche einer Solarzellenoberfläche mit einem schwächer dotierten Emitter mit einem höheren Schichtwiderstand und andere Bereiche mit einem stärker dotierten Emitter mit einem niedrigeren Schichtwiderstand auszustatten, wird häufig als selektiver Emitter bezeichnet. Die schwach dotierten Emitterbereiche sorgen für hohe Blauempfindlichkeit und die stark dotierten Emitterbereiche bieten eine erhöhte Leitfähigkeit und die Möglichkeit eines geringen Kontaktwiderstands mit einem Metallkontakt.The Concept, using certain areas of a solar cell surface a weaker one doped emitter with a higher Sheet resistance and other areas with a more heavily doped Equip emitter with a lower sheet resistance is often referred to as selective emitter. The weakly doped emitter regions take care of high blue sensitivity and the heavily doped emitter regions offer an increased conductivity and the possibility a low contact resistance with a metal contact.

Bei einer Solarzelle gemäß dieser Ausführungsform ist der Emitter in den Bereichen der Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht stark dotiert und in den restlichen dazwischen liegenden Bereichen schwach dotiert. Die stark dotierten Bereiche können einen Schichtwiderstand von weniger als 40 Ohm per square, vorzugsweise weniger als 20 Ohm per square und stärker bevorzugt weniger als 10 Ohm per square aufweisen, wohingegen die schwach dotierten Bereiche einen Schichtwiderstand von über 80 Ohm per square aufweisen können. Aufgrund der starken Dotierung können die stark dotierten Bereiche wie transparente Leiterbahnen wirken, in denen die gesammelten Ladungsträger bei geringem elektrischen Widerstand hin zu den quer zu den länglichen Öffnungen und damit zu den stark dotierten Bereichen verlaufenden Metallkontakten geleitet werden können. Dies reduziert den Gesamtwiderstand der Solarzelle. Ferner kann wegen der wie Leiter wirkenden stark dotierten Bereiche der Abstand zwischen benachbarten Metallkontaktfingern im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen vergrößert werden, ohne dass sich der Serienwiderstand merklich erhöht. Der laterale Abstand zwischen Kontaktfingern kann zum Beispiel etwa doppelt so groß sein wie bei herkömmlichen Solarzellen, zum Beispiel größer als 3mm, vorzugsweise größer als 4mm und stärker bevorzugt größer als 5mm. Dadurch verringert sich die Abschattung durch die Metallkontakte und der Strom und somit der Wirkungsgrad der Solarzelle steigt.at a solar cell according to this embodiment is the emitter in the regions of the openings in the first dielectric layer heavily doped and in the remaining intervening areas weakly doped. The heavily doped regions can have a sheet resistance less than 40 ohms per square, preferably less than 20 ohms per square and stronger preferably less than 10 ohms per square, whereas the weak ones doped regions have a sheet resistance of over 80 ohms per square can. Due to the strong doping can the heavily doped areas act like transparent tracks, in which the collected charge carriers with low electrical resistance to the transverse to the elongated openings and thus to the heavily doped areas extending metal contacts can be directed. This reduces the total resistance of the solar cell. Furthermore, can because of the heavily doped regions acting as conductors, the distance between adjacent metal contact fingers compared to conventional Solar cells are enlarged, without the series resistance increasing significantly. The lateral distance between For example, contact fingers can be about twice as large as at conventional Solar cells, for example, larger than 3mm, preferably larger than 4mm and stronger preferably greater than 5mm. This reduces the shading by the metal contacts and the current and thus the efficiency of the solar cell increases.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Dielektrikumschicht der Solarzelle längliche Öffnungen auf, die mit den länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht im Wesentlichen flächendeckungsgleich sind. Wie aus der weiter unten folgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ersichtlich werden wird, kann es bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle vorteilhaft sein, die Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht erst auszubilden, wenn auf dieser bereits die zweite Dielektrikumschicht ausgebildet ist. In diesem Fall können die Öffnungen dann in beiden Schichten gemeinsam ausgebildet werden.According to one further embodiment the second dielectric layer of the solar cell has elongated openings that connect with the elongated openings in the first dielectric layer substantially uniform coverage are. As is apparent from the description below of a production method according to the invention it can be seen, it can in the manufacture of a solar cell according to the invention be beneficial, the openings in the first dielectric layer form only when on this already the second dielectric layer is formed. In this Case can the openings then be formed together in both layers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind unter den länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht Ausnehmungen in dem Halbleitersubstrat ausgebildet. Dies kann den Vorteil einer größeren Kontaktfläche zwischen den Metallkontakten, die durch die Öffnungen in die Ausnehmungen in dem Halbleitersubstrat hineinragen können, und der Halbleitersubstratoberfläche bewirken. Ferner können die länglichen Ausnehmungen unterhalb der länglichen Öffnungen, wenn ihre Oberfläche mit einer stark dotierten Emitterschicht versehen ist, sehr gut als transparente Leiterbahnen dienen.According to a further embodiment, recesses are formed in the semiconductor substrate under the elongated openings in the first dielectric layer. This can be the advantage of a size Ren contact surface between the metal contacts, which can protrude through the openings in the recesses in the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate surface effect. Further, when their surface is provided with a heavily doped emitter layer, the elongated recesses below the elongated openings can serve very well as transparent conductor tracks.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle vorgeschlagen, welches die folgenden Schritte aufweist: Ausbilden einer ersten Dielektrikumschicht auf einer ersten Oberfläche eines Halbleitersubstrats; Ausbilden einer zweiten Dielektrikumschicht auf einer der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats entgegengesetzten Oberfläche der ersten Dielektrikumschicht; Ausbilden von länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht; Ausbilden von länglichen Metallkontakten an der zweiten Dielektrikumschicht quer zu den länglichen Öffnungen.According to one Another aspect of the present invention is a method for Producing a solar cell proposed, which is the following Steps comprises: forming a first dielectric layer a first surface a semiconductor substrate; Forming a second dielectric layer on one of the first surface the semiconductor substrate opposite surface of the first dielectric layer; Forming elongated openings in the first dielectric layer; Forming oblong Metal contacts on the second dielectric layer transverse to the elongated openings.

Die genannten Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens können in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden. Zum Beispiel können die länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht vor oder nach dem Ausbilden der zweiten Dielektrikumschicht ausgebildet werden. Im letzteren Fall können die Öffnungen simultan in beiden Dielektrikumschichten ausgebildet werden.The mentioned steps of the manufacturing method according to the invention can be performed in any order. For example, the elongated openings in the first dielectric layer before or after the formation of the second Dielectric layer are formed. In the latter case, the openings be formed simultaneously in both dielectric layers.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird vor dem Ausbilden der ersten Dielektrikumschicht eine erste Emitterschicht mit einem ersten Schichtwiderstand in die erste Oberfläche des Halbleitersubstrats eindiffundiert und nach dem Ausbilden der länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht wird eine zweite Emitterschicht mit einem zweiten Schichtwiderstand kleiner als der erste Schichtwiderstand in die Oberfläche des Halbleitersubstrats in den Bereichen unterhalb der länglichen Öffnungen eindiffundiert.According to one another embodiment becomes a first before forming the first dielectric layer Emitter layer with a first sheet resistance in the first surface of the Semiconductor substrate diffused and after forming the elongated openings in the first dielectric layer, a second emitter layer is formed with a second sheet resistance smaller than the first sheet resistance in the surface of the semiconductor substrate in the areas below the elongated openings diffused.

Dadurch kann eine die erste Oberfläche des Halbleitersubstrats im Wesentlichen ganzflächig bedeckende schwach dotierte Emitterschicht erzeugt werden, die zu einer hohen Blauempfindlichkeit für die Solarzelle führen kann. Die länglichen stark dotierten Emitterteilbereiche werden dabei in den Regionen unterhalb der länglichen Öffnungen eindiffundiert und können als Kontaktfläche für die Kontaktierung mit den sie kreuzenden Metallkontakten und als zu diesen Metallkontakten quer verlaufende transparente Leiterbahnen dienen.Thereby can be the first surface of the semiconductor substrate substantially over the entire area covering weakly doped Emitter layer are generated, resulting in a high blue sensitivity for the Lead solar cell can. The elongated ones heavily doped emitter subregions are in the regions below the elongated openings diffused and can as a contact surface for the Contacting with the metal contacts and intersecting them these metal contacts transverse transparent conductor tracks serve.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die erste Dielelektrikumschicht als eine Siliziumoxidschicht ausgebildet. Dies kann zum Beispiel durch feuchtes oder trockenes thermisches Aufoxidieren der Oberfläche eines Silizumwafers bei Temperaturen oberhalb von 800°C, vorzugsweise oberhalb von 900°C erfolgen. Dabei kann sich eine kompakte SiO2-Schicht an der Waferoberfläche bilden, die die Waferoberfläche gleichzeitig auch sehr gut passiviert.According to a further embodiment, the first dielectric layer is formed as a silicon oxide layer. This can be done, for example, by wet or dry thermal oxidation of the surface of a silicon wafer at temperatures above 800 ° C., preferably above 900 ° C. In this case, a compact SiO 2 layer can form on the wafer surface, which simultaneously passivates the wafer surface very well.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die zweite Dielektrikumschicht als eine Siliziumnitridschicht ausgebildet werden. Siliziumnitridschichten können einfach und schnell z.B. im PECVD-Verfahren gebildet werden. Da Siliziumnitrid einen höheren Brechungsindex aufweist als Siliziumoxid, kann eine Siliziumnitridschicht im Gegensatz zu einer Siliziumoxidschicht auch nach Verkapselung der Solarzelle in ein Modul, bei der die Solarzellenoberfläche von einer Glasplatte bedeckt sein kann, als gute Antireflexschicht dienen.According to one another embodiment the second dielectric layer is formed as a silicon nitride layer become. Silicon nitride layers can be easily and quickly e.g. be formed in the PECVD method. Because silicon nitride has a higher refractive index As a silicon oxide, a silicon nitride layer may be used in contrast to a silicon oxide layer even after encapsulation of the solar cell into a module where the solar cell surface is covered by a glass plate can serve as a good antireflection coating.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Öffnungen in der Dielektrikumschicht mit einem Laserstrahl eingebracht. Die Parameter des Laserstrahls können dabei so gewählt werden, dass das Ausbilden der Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht derart erfolgt, dass das Halbleitersubstrat im Wesentlichen frei von Ausnehmungen verbleibt, das heißt, das Halbleitersubstrat unter der Dielektrikumschicht im Wesentlichen unversehrt bleibt. Insbesondere können die Parameter des Laserstrahls wie zum Beispiel seine Leistung, seine Wellenlänge, seine Pulsdauer und seine Fokussierung so gewählt werden, dass keine Ausnehmungen mit einer Tiefe von mehr als 10 µm Ausbilden der Öffnungen erzeugt werden, um die mechanische Stabilität des Halbleitersubstrats nicht zu gefährden.According to one another embodiment the openings introduced in the dielectric layer with a laser beam. The Parameters of the laser beam can chosen so be that forming the openings in the first dielectric layer takes place such that the semiconductor substrate in the Essentially free of recesses remains, that is, the Semiconductor substrate under the dielectric layer substantially remains intact. In particular, the parameters of the laser beam such as its power, its wavelength, its pulse duration and its Focusing to be chosen that no recesses with a depth of more than 10 microns form the openings can not be generated to the mechanical stability of the semiconductor substrate to endanger.

Alternativ können die Parameter des Laserstrahls so gewählt werden, dass beim Ausbilden der Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht gleichzeitig auch Ausnehmungen im Halbleitersubstrat ausgebildet werden. Zum Beispiel kann die Leistung des Laserstrahls so hoch gewählt werden, dass der Laserstrahl nicht nur die erste Dielektrikumschicht und, falls auf dieser bereits die zweite Dielektrikumschicht ausgebildet ist, auch diese ablatiert, sondern dass gleichzeitig auch längliche Gräben durch Verdampfen von darunter liegendem Halbleitersubstratmaterial in dem Halbleitersubstrat ausgebildet werden. In diese Gräben kann dann eine stark diffundierte Emitterschicht eindiffundiert werden. Die auf diese Weise erzeugten stark dotierten Emitterteilbereiche wirken wiederum wie transparente Leiterbahnen, die aufgrund der Geometrie der Gräben eine große Querschnittsfläche und damit eine hohe Leitfähigkeit aufweisen.alternative can the parameters of the laser beam are chosen so that when forming the openings in the first dielectric layer at the same time also recesses be formed in the semiconductor substrate. For example, the Power of the laser beam are chosen so high that the laser beam not just the first dielectric layer and, if already on it the second dielectric layer is formed, this also ablated, but that at the same time elongated trenches by evaporation of underlying semiconductor substrate material be formed in the semiconductor substrate. In these trenches can then a heavily diffused emitter layer be diffused. The heavily doped emitter regions produced in this way act in turn like transparent tracks, due to the geometry the trenches a large cross-sectional area and thus have a high conductivity.

Alternativ können die Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht auch durch lokales Aufbringen eines ätzenden Fluids wie zum Beispiel einer mit einem Dispenser lokal aufbringbaren Flüssigkeit oder einer mittels Siebdruck lokal aufbringbaren Paste ausgebildet werden. Die chemische Zusammensetzung des Fluids kann dabei so gewählt werden, dass entweder nur die Dielektrikumschicht lokal geöffnet wird oder gleichzeitig auch das darunter liegende Halbleitersubstrat angegriffen wird und sich dadurch gleichzeitig längliche Ausnehmungen in dem Halbleitersubstrat bilden lassen.Alternatively, the openings in the first dielectric layer may also be formed by locally applying a corrosive fluid, such as a liquid to be applied locally with a dispenser be formed by means of screen printing locally applicable paste. The chemical composition of the fluid can be chosen so that either only the dielectric layer is opened locally or at the same time the underlying semiconductor substrate is attacked and thereby at the same time elongated recesses can be formed in the semiconductor substrate.

Die länglichen Metallkontakte können mit beliebigen Verfahren auf die erste bzw. die zweite Dielektrikumschicht bzw. in deren Öffnungen aufgebracht werden. Ein industriell bewährtes Verfahren ist der Siebdruck. Dabei werden metallpartikelhaltige viskose Pasten durch ein Sieb, das die Geometrie der aufgedruckten Kontakte festlegt, auf die Substratoberfläche gedruckt und anschließend eingebrannt. Aufgrund der Viskosität der metallhaltigen Pasten können diese zumindest teilweise in die Öffnungen bzw. die Ausnehmungen unter den Öffnungen in der/den Dielektrikumschicht(en) hineinfließen und somit die darunter liegende frei liegende Oberfläche des Halbleitersubstrats kontaktieren.The elongated Metal contacts can by any method on the first and the second dielectric layer or in their openings be applied. One industrially proven process is screen printing. In this case, metal particles containing viscous pastes through a sieve, which defines the geometry of the printed contacts printed on the substrate surface and subsequently baked. Due to the viscosity of the metal-containing pastes, these can at least partially into the openings or the recesses under the openings flow into the / the dielectric layer (s) and thus the underneath lying exposed surface of the Contact semiconductor substrate.

Da die Öffnungen in der oder den Dielektrikumschicht(en) länglich sind und ihre Länge im Vergleich zur Breite der quer darüber verlaufenden Kontaktfinger groß ist, ist beim Siebdruck der Kontakte keine genaue Justierung der Kontakte nötig. Eine Positionierungsgenauigkeit beim Drucken von etwa 0,1 mm sollte genügen und ist technologisch einfach realisierbar.There the openings are elongated in the dielectric layer (s) and their length in comparison to the width of the across it extending contact fingers is large, is the screen printing of the contacts no precise adjustment of the contacts necessary. A positioning accuracy should be around 0.1mm when printing suffice and is technologically easy to implement.

Es wird angemerkt, dass die Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung mit Bezug auf verschiedene Aspekte der Erfindung beschrieben wurden. Insbesondere wurden einige Ausführungsformen in Bezug auf Vorrichtungsansprüche, in diesem Fall auf die Solarzelle gerichtet, diskutiert, wohingegen andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche, hier in Bezug auf ein Verfahren zum Herstellen der Solarzelle, diskutiert wurden. Ein Fachmann wird jedoch aus der vorangehenden und auch aus der nachfolgenden Beschreibung erkennen, dass, sofern dies nicht anders angegeben ist, die Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung in beliebiger Weise und unabhängig davon, ob sie in Bezug auf die Solarzelle oder in Bezug auf deren Herstellungsverfahren beschrieben wurden, untereinander kombiniert werden können.It it is noted that the embodiments, Features and advantages of the invention with reference to various aspects of the invention have been described. In particular, some embodiments have been made in terms of device claims, in this case directed to the solar cell, discussed, whereas other embodiments in relation to method claims, here with respect to a method of manufacturing the solar cell were. However, a person skilled in the art will be aware of the foregoing and also recognize from the description below that, if not otherwise stated, the embodiments and features of the invention in any manner and regardless of whether they with respect to the solar cell or its manufacturing process described, can be combined with each other.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.Further Features and advantages of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which, however, should not be construed as limiting the invention Referring to the accompanying drawings.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Solarzelle. 1 shows a plan view of a solar cell according to the invention.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Draufsicht aus 1. 2 shows an enlarged section of the top view 1 ,

3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A aus 2. 3 shows a cross-sectional view along the line AA 2 ,

4a zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie B-B aus 2. 4a shows a cross-sectional view taken along the line BB 2 ,

4b zeigt eine Querschnittsansicht entsprechend der in 4a gezeigten Ansicht einer alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle. 4b shows a cross-sectional view corresponding to in 4a shown view of an alternative embodiment of a solar cell according to the invention.

4c zeigt eine Querschnittsansicht entsprechend der in 4a gezeigten Ansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle. 4c shows a cross-sectional view corresponding to in 4a shown view of another alternative embodiment of a solar cell according to the invention.

5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C aus 2. 5 shows a cross-sectional view along the line CC 2 ,

6 veranschaulicht schematisch den Ablauf eines Verfahrens zur Herstellung einer Solarzelle gemäß der vorliegenden Erfindung. 6 schematically illustrates the process of a method for producing a solar cell according to the present invention.

Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Ausführungsformen der Solarzelle. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.All Figures are merely schematic representations of embodiments of the invention Solar cell. In particular distances and size relations are not reproduced to scale in the figures.

1 zeigt die Draufsicht auf eine eine erste Oberfläche 2 darstellende Frontseite einer Solarzelle 1. Auf der Frontseite ist eine Dielektrikumschichtenfolge 3 aus einer ersten und einer zweiten Dielektrikumschicht ausgebildet. Darin sind eine Vielzahl von parallelen, linearen länglichen Öffnungen 5 ausgebildet. Aufgrund des fehlenden Dielektrikums bzw. seiner reduzierten Dicke im Bereich der Öffnungen 5 können diese linienförmigen Bereiche optisch als silbrige oder andersfarbige Linien erscheinen. Längliche Metallfinger eines Metallkontaktes 7 verlaufen quer über die Öffnungen 5. Die Finger des Metallkontaktes 7 sind über Busbars 9 miteinander verbunden. 1 shows the top view of a first surface 2 showing front of a solar cell 1 , On the front is a dielectric layer sequence 3 formed from a first and a second dielectric layer. Therein are a plurality of parallel, linear oblong openings 5 educated. Due to the lack of dielectric or its reduced thickness in the region of the openings 5 For example, these line-shaped areas may appear optically as silvery or otherwise colored lines. Elongated metal fingers of a metal contact 7 run across the openings 5 , The fingers of metal contact 7 are over busbars 9 connected with each other.

In 2 ist der in 1 mit O gekennzeichnete Bereich schematisch vergrößert dargestellt. Es ist zu erkennen, dass sich längliche, gerade Öffnungen 5 in der Dielektrikumschichtenfolge 3 im Wesentlichen in einem 90° Winkel quer zu den Metallkontaktfingern 7 erstrecken. Die Öffnungen 5 weisen eine konstante Breite auf und benachbarte Öffnungen sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.In 2 is the in 1 O marked area shown schematically enlarged. It can be seen that elongated, straight openings 5 in the dielectric layer sequence 3 essentially at a 90 ° angle across the metal contact fingers 7 extend. The openings 5 have a constant width and adjacent openings are arranged substantially parallel to each other.

3 zeigt einen Ausschnitt des Querschnitts entlang der Linie A-A aus 2. Die Solarzelle 1 weist einen Silizium-Wafer 11 auf, in dessen Frontseite eine schwach dotierte Emitterschicht 13 mit einem Schichtwiderstand von etwa 80-100 Ohm per square eindiffundiert ist. An der Rückseite des Wafers befindet sich ein Rückkontakt 15. Auf die vordere Oberfläche des Silizium-Wafers 11 ist eine erste Dielektrikumschicht 17 aus Siliziumoxid und eine zweite Dielektrikumschicht 19 aus Siliziumnitrid aufgebracht. Auf und in die zweite Dielektrikumschicht 19 eindringend befinden sich die fingerförmigen Metallkontakte 7. 3 shows a section of the cross section along the line AA 2 , The solar cell 1 has a silicon wafer 11 on, in its front a weakly doped emitter layer 13 with a sheet resistance of about 80-100 ohms per square diffused. There is a back contact at the back of the wafer 15 , On the front surface of the silicon wafer 11 is a first dielectric layer 17 of silicon oxide and a second dielectric layer 19 made of silicon nitride. On and in the second dielectric layer 19 penetrating are the finger-shaped metal contacts 7 ,

4a zeigt einen Ausschnitt des Querschnitts der Solarzelle 1 entlang der Linie B-B aus 2. Es sind annähernd rechteckförmige Öffnungen 5 in der Dielektrikumschichtenfolge 3 zu erkennen. In dem Bereich unter diesen Öffnungen 5 befindet sich eine tief diffundierte, stark dotierte Emitterschicht 21. Die linienförmige stark dotierte Emitterschicht 21 wirkt wie ein optisch transparenter Leiter. Ladungsträgerpaare, die an dem pn-Übergang zwischen der schwach dotierten Emitterschicht 13 und dem Basissubstrat 11 getrennt wurden, brauchen nur eine kurze Distanz durch die schwach dotierte Emitterschicht 13 bis hin zu den stark dotierten Emitterschichten 21 unter den Öffnungen 5 in der Dielektrikumschicht 17 zu fließen und können dann ohne wesentliche Serienwiderstandsverluste hin zu den quer zu den Öffnungen 5 verlaufenden Metallkontakten 7 geleitet werden. 4a shows a section of the cross section of the solar cell 1 off along the BB line 2 , They are approximately rectangular openings 5 in the dielectric layer sequence 3 to recognize. In the area under these openings 5 there is a deeply diffused, heavily doped emitter layer 21 , The line-shaped heavily doped emitter layer 21 acts like an optically transparent conductor. Charge pairs at the pn junction between the lightly doped emitter layer 13 and the base substrate 11 were separated, only need a short distance through the lightly doped emitter layer 13 up to the heavily doped emitter layers 21 under the openings 5 in the dielectric layer 17 to flow and then can without significant series resistance losses to the transverse to the openings 5 extending metal contacts 7 be directed.

5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie C-C aus 2. Es ist zu erkennen, wie der Kontakt 7 quer über die Öffnungen 5 verläuft und sich idealerweise in die Öffnungen 5 hineinerstreckt. Der Metallkontakt 7 kann zwar teilweise in die zweite Dielektrikumschicht 19 aus Siliziumnitrid eingelagert sein (in 5 nicht veranschaulicht), durchdringt jedoch nicht die erste Dielektrikumschicht 17 aus Siliziumoxid. Im Bereich der Öffnungen 5 kontaktiert der Metallkontakt 7 die dort stark dotierte Emitterschicht 21 und ermöglicht geringe Kontaktwiderstände. In den dazwischen gelegenen Bereichen ist der Metallkontakt 7 durch die erste Dielektrikumschicht 17 aus dichtem Siliziumoxid gegen den Silizium-Wafer 11 isoliert, was eine Oberflächenrekombination in diesen Bereichen senken kann. 5 is an enlarged cross-sectional view taken along the line CC 2 , It can be seen how the contact 7 across the openings 5 runs and ideally into the openings 5 hineinerstreckt. The metal contact 7 Although partially in the second dielectric layer 19 be embedded in silicon nitride (in 5 not illustrated), but does not penetrate the first dielectric layer 17 made of silicon oxide. In the area of the openings 5 contacted the metal contact 7 the heavily doped emitter layer there 21 and allows low contact resistance. In the intervening areas is the metal contact 7 through the first dielectric layer 17 of dense silica against the silicon wafer 11 isolated, which can reduce surface recombination in these areas.

4b zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Solarzelle 1' in einer Querschnittsansicht analog derjenigen aus 4a. Bei dieser Ausführungsform sind die länglichen Öffnungen 5 lediglich in der ersten Dielektrikumschicht 17 ausgebildet. Die zweite Dielektrikumschicht 19 ist flächig über der ersten Dielektrikumschicht 17 ausgebildet und weist keine Öffnungen auf. Die zweite Dielektrikumschicht 19 ragt somit in die Öffnungen 5 und bedeckt dort direkt die Oberfläche des Siliziumsubstrats 11. Dies kann den Vorteil haben, dass die als Antireflexschicht dienende zweite Dielektrikumschicht 19 die Oberfläche der Solarzelle ganzflächig, das heißt auch in den Bereichen der Öffnungen 5, bedeckt und somit die Reflexion auch in diesen Bereichen gesenkt werden kann, was zu einer Wirkungsgradsteigerung führen kann. 4b shows an alternative embodiment of a solar cell according to the invention 1' in a cross-sectional view analogous to that from 4a , In this embodiment, the elongated openings 5 only in the first dielectric layer 17 educated. The second dielectric layer 19 is flat over the first dielectric layer 17 formed and has no openings. The second dielectric layer 19 thus protrudes into the openings 5 and there directly covers the surface of the silicon substrate 11 , This may have the advantage that the antireflection layer serving as the second dielectric layer 19 the surface of the solar cell over the entire surface, that is also in the areas of the openings 5 , covered and thus the reflection can be lowered in these areas, which can lead to an increase in efficiency.

Die Metallkontakte 7 können die zweite Dielektrikumschicht 19 aus Siliziumnitrid zumindest teilweise durchdringen und somit die stark dotierten Emitterbereiche 9 im Bereich der Öffnungen 5 lokal kontaktieren.The metal contacts 7 may be the second dielectric layer 19 At least partially penetrate from silicon nitride and thus the heavily doped emitter regions 9 in the area of the openings 5 contact locally.

4c zeigt eine Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform in einem Schnitt analog dem in 4a gezeigten Schnitt. Bei dieser Ausführungsform befinden sich unter den länglichen Öffnungen zusätzlich auch noch Ausnehmungen 23 in dem Substrat 11. Diese wurden beim Bilden der Öffnungen 5 gleichzeitig mit ausgebildet. Im Bereich der grabenförmigen Ausnehmungen 23 wurde eine stark dotierte Emitterschicht 25 eindotiert. Diese weist im Vergleich zu den stark dotierten Emitterschichten 21 in den Ausführungsformen der 4a und 4b eine vergrößerte Querschnittsfläche auf und wirkt damit als besser leitende transparente Leiterbahn. 4c shows a cross-sectional view of another embodiment in a section analogous to that in FIG 4a shown section. In this embodiment, there are also recesses under the elongated openings 23 in the substrate 11 , These were made while making the openings 5 trained at the same time. In the area of the trench-shaped recesses 23 became a heavily doped emitter layer 25 doped. This has in comparison to the heavily doped emitter layers 21 in the embodiments of 4a and 4b an enlarged cross-sectional area and thus acts as a better conductive transparent conductor.

In einer alternativen Ausführungsform kann die als Antireflexschicht wirkende Dielektrikumschicht 19 auch die Bereiche der Ausnehmungen 23 bedecken und somit auch dort als Antireflexschicht wirken.In an alternative embodiment, the dielectric layer acting as an antireflection layer 19 also the areas of the recesses 23 Cover and thus act as an antireflection layer there.

Es wird angemerkt, dass die stark dotierten Emitterteilbereiche 21, 25 in den Zeichnungen teilweise tiefer als die schwach dotierten Emitterbereiche 13 dargestellt sind. In Realität können beide Emitterbereiche eine ähnliche Tiefe aufweisen und sich hauptsächlich in der Dotandenkonzentration unterscheiden.It is noted that the heavily doped emitter regions 21 . 25 partially deeper in the drawings than the weakly doped emitter regions 13 are shown. In reality, both emitter regions may have a similar depth and differ mainly in dopant concentration.

Abschließend soll mit Bezug auf 6 ein mögliches Herstellungsverfahren für eine Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung skizziert werden.In conclusion, with reference to 6 a possible manufacturing method for a solar cell according to an embodiment of the present invention will be outlined.

Ein ca. 200 µm dicker Siliziumwafer 11 wird zunächst durch einen Ätzvorgang von einem eventuellen Sägeschaden befreit (Schritt (A)). Eventuell wird gleichzeitig oder nachfolgend die Oberfläche des Wafers chemisch texturiert. Anschließend wird in einem Ofen in einer POCl3-Atmosphäre eine schwach dotierte Emitterschicht 13 mit einem Schichtwiderstand von etwa 100 Ohm per square flächig in die Oberfläche des Substrats 11 eindiffundiert (Schritt (B)). Optional kann anschließend das bei der Diffusion entstehende Phosphorsilikatglas in einem Ätzschritt entfernt werden. Alternativ kann es auch auf der Substratoberfläche verbleiben. Anschließend wird an der Oberfläche des Substrats 11 in einem Ofen bei hohen Temperaturen von mehr als 900°C eine erste Dielektrikumschicht 17 aus Siliziumoxid an einer ersten Oberfläche des Halbleitersubstrats 11 mit einer Dicke von etwa 10-20 nm thermisch aufgewachsen (Schritt (C)). Dann wird eine zweite Dielektrikumschicht 19 aus Siliziumnitrid auf der ersten Dielektrikumschicht 17 mittels eines PECVD-Verfahrens abgeschieden (Schritt (D)). Nachfolgend werden mit einem Laser Öffnungen 5 in die Dielektrikumschichtenfolge 3 aus erster und zweiter Dielektrikumschicht 17, 19 eingebracht (Schritt (E)). Anschließend werden in dem Bereich unterhalb der Öffnungen 5 stark dotierte Emitterbereiche 21 durch eine Diffusion in einem Diffusionsofen mit einer POCl3-Atmosphäre bei Temperaturen von über 900°C in dem Halbleitersubstrat 11 ausgebildet (Schritt (F)). Nachdem das dabei entstehende Phosphorsilikatglas in den Öffnungen 5 durch einen kurzen Ätzschritt entfernt wurde, wird an der Rückseite des Substrats 11 ein Rückkontakt 15 mittels Siebdruck aufgedruckt (Schritt (G)). Abschließend wird ein Frontkontakt mit fingerförmigen länglichen Metallfingern 7 auf der Frontseite und quer über die Öffnungen 5 aufgedruckt (Schritt (H)). Beim Einfeuern des Frontkontaktes kann dieser zumindest teilweise in die zweite Dielektrikumschicht aus Siliziumnitrid eindringen, die erste Dielektrikumschicht aus Siliziumoxid verbleibt jedoch unversehrt als isolierende Schicht.An approximately 200 μm thick silicon wafer 11 is first removed by an etching of a possible Sägeschaden (step (A)). Eventually, simultaneously or subsequently, the surface of the wafer is chemically textured. Subsequently, in a furnace in a POCl 3 atmosphere, a lightly doped emitter layer 13 with a sheet resistance of about 100 ohms per square flat in the surface of the substrate 11 diffused in (step (B)). Optionally, subsequently, the phosphosilicate glass formed during the diffusion can be removed in an etching step. Alternatively, it may also remain on the substrate surface. Subsequently, at the surface of the substrate 11 in a furnace at high temperatures of more than 900 ° C a first dielectric layer 17 of silicon oxide on a first surface of the semiconductor substrate 11 thermally grown to a thickness of about 10-20 nm (step (C)). Then, a second dielectric layer 19 silicon nitride on the first dielectric layer 17 deposited by a PECVD method (step (D)). Subsequently, openings are made with a laser 5 in the dielectric layer sequence 3 of first and second dielectric layers 17 . 19 introduced (step (E)). Subsequently, in the area below the openings 5 heavily doped emitter regions 21 by diffusion in a diffusion furnace having a POCl 3 atmosphere at temperatures above 900 ° C in the semiconductor substrate 11 formed (step (F)). After the resulting Phosphorsilikatglas in the openings 5 was removed by a short etching step is at the back of the substrate 11 a back contact 15 printed by screen printing (step (G)). Finally, a front contact with finger-shaped elongated metal fingers 7 on the front and across the openings 5 printed (step (H)). When the front contact is fired, it can penetrate at least partially into the second silicon nitride dielectric layer, but the first silicon dioxide dielectric layer remains intact as an insulating layer.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke „aufweisend", „enthaltend", „umfassend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können und dass der Artikel „ein" oder „eine" nicht ausschließt, dass der entsprechende Gegenstand in einer Mehrzahl vorliegt. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Elemente auch beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.Finally, it will noted that terms "comprising", "containing", "comprising" or the like do not exclude should be that further elements or steps can be provided and that the article "a" or "an" does not exclude that the corresponding object is present in a plurality. In addition, in Connection with the various embodiments described elements can also be combined with each other. It is further noted that the reference signs in the claims are not construed as limiting the scope of the claims should be.

11
Solarzellesolar cell
22
erste Oberflächefirst surface
33
DielektrikumschichtenfolgeDielektrikumschichtenfolge
55
längliche Öffnungenelongated openings
77
Metallkontaktemetal contacts
99
Busbarsbusbars
1111
HalbleitersubstratSemiconductor substrate
1313
schwach dotierte Emitterschichtweak doped emitter layer
1515
Rückkontaktback contact
1717
erste Dielektrikumschichtfirst dielectric
1919
zweite Dielektrikumschichtsecond dielectric
2121
stark dotierte Emitterschichtstrongly doped emitter layer
2323
längliche Ausnehmungenelongated recesses
2525
stark dotierter Emitter in länglichen Ausnehmungenstrongly doped emitter in elongated recesses

Claims (16)

Solarzelle (1), aufweisend: ein flächiges Halbleitersubstrat (11); eine erste Dielektrikumschicht (17) an einer ersten Oberfläche (2) des Halbleitersubstrates; eine zweite Dielektrikumschicht (19) an einer der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrates entgegengesetzten Oberfläche der ersten Dielektrikumschicht; längliche Metallkontakte (7) an der zweiten Dielektrikumschicht; wobei wenigstens die erste Dielektrikumschicht längliche Öffnungen (5) aufweist; wobei die länglichen Metallkontakte quer zu den länglichen Öffnungen angeordnet sind.Solar cell ( 1 ), comprising: a planar semiconductor substrate ( 11 ); a first dielectric layer ( 17 ) on a first surface ( 2 ) of the semiconductor substrate; a second dielectric layer ( 19 ) on a surface of the first dielectric layer opposite the first surface of the semiconductor substrate; elongated metal contacts ( 7 ) on the second dielectric layer; wherein at least the first dielectric layer has elongate openings ( 5 ) having; wherein the elongated metal contacts are arranged transversely to the elongated openings. Solarzelle nach Anspruch 1, aufweisend eine an der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrates ausgebildete Emitterschicht mit einem ersten Schichtwiderstand in einem Bereich unterhalb der ersten Dielektrikumschicht und einem zweiten Schichtwiderstand kleiner als der erste Schichtwiderstand in einem Bereich unterhalb der länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht.A solar cell according to claim 1, comprising one of first surface of the semiconductor substrate formed emitter layer having a first sheet resistance in a region below the first dielectric layer and a second sheet resistance smaller than the first sheet resistance in an area below the elongated openings in the first dielectric layer. Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Dielektrikumschicht derart ausgebildet ist, dass sie als elektrische Isolationsschicht zwischen dem Halbleitersubstrat und den Metallkontakten funktioniert.A solar cell according to claim 1 or 2, wherein the first Dielectric layer is formed such that it as electrical Insulation layer between the semiconductor substrate and the metal contacts works. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Dielektrikumschicht aus einem Siliziumoxid besteht und wobei die zweite Dielektrikumschicht aus einem Siliziumnitrid besteht.A solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the first Dielectric layer consists of a silicon oxide and wherein the second dielectric layer consists of a silicon nitride. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Dielektrikumschicht längliche Öffnungen aufweist, die mit den länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht im wesentlichen flächendeckungsgleich sind.Solar cell according to one of claims 1 to 4, wherein the second Dielectric layer elongated openings that with the elongated openings in the first dielectric layer substantially uniform coverage are. Solarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei unter den länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht Ausnehmungen (23) in dem Halbleitersubstrat ausgebildet sind.A solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein under the elongated openings in the first dielectric layer recesses ( 23 ) are formed in the semiconductor substrate. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, aufweisend: Ausbilden einer ersten Dielektrikumschicht (17) auf einer ersten Oberfläche (2) eines Halbleitersubstrates (11); Ausbilden einer zweiten Dielektrikumschicht (19) auf einer der ersten Oberfläche des Halbleitersubstrates entgegengesetzten Oberfläche der ersten Dielektrikumschicht; Ausbilden von länglichen Öffnungen (5) in der ersten Dielektrikumschicht; Ausbilden von länglichen Metallkontakten (7) an der zweiten Dielektrikumschicht quer zu den länglichen Öffnungen.A method for producing a solar cell, comprising: forming a first dielectric layer ( 17 ) on a first surface ( 2 ) of a semiconductor substrate ( 11 ); Forming a second dielectric layer ( 19 ) on a surface of the first dielectric layer opposite the first surface of the semiconductor substrate; Forming elongated openings ( 5 ) in the first dielectric layer; Forming elongated metal contacts ( 7 ) on the second dielectric layer across the elongate openings. Verfahren nach Anspruch 7, wobei vor dem Ausbilden der ersten Dielektrikumschicht eine erste Emitterschicht mit einem ersten Schichtwiderstand in die erste Oberfläche des Halbleitersubstrates eindiffundiert wird und wobei nach dem Ausbilden der länglichen Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht eine zweite Emitterschicht mit einem zweiten Schichtwiderstand kleiner als der erste Schichtwiderstand in die Oberfläche des Halbleitersubstrates in den Bereichen unterhalb der länglichen Öffnungen eindiffundiert wird.Method according to claim 7, wherein before Forming a first emitter layer having a first sheet resistance is diffused into the first surface of the semiconductor substrate, and wherein after forming the elongated openings in the first dielectric layer, a second emitter layer having a second sheet resistance smaller than the first sheet resistance in the surface of the semiconductor substrate in the Be diffused areas below the elongated openings. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei als erste Dielektrikumschicht eine Siliziumoxidschicht ausgebildet wird.The method of claim 7 or 8, wherein as the first Dielectric layer is formed a silicon oxide layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei als zweite Dielektrikumschicht eine Siliziumnitridschicht ausgebildet wird.Method according to one of claims 7 to 9, wherein as the second Dielectric layer is formed a silicon nitride layer. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht mit einem Laserstrahl eingebracht werden.Method according to one of claims 7 to 10, wherein the openings introduced in the first dielectric layer with a laser beam become. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Parameter des Laserstrahls so gewählt werden, dass das Ausbilden der Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht derart erfolgt, dass das Halbleitersubstrat im wesentlichen frei von Ausnehmungen verbleibt.The method of claim 11, wherein parameters of Laser beam so chosen be that forming the openings in the first dielectric layer takes place such that the semiconductor substrate remains substantially free of recesses. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Parameter des Laserstrahls so gewählt werden, dass beim Ausbilden der Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht gleichzeitig auch Ausnehmungen im Halbleitersubstrat ausgebildet werden.The method of claim 11, wherein parameters of Laser beam so chosen be that when forming the openings in the first dielectric layer at the same time also recesses be formed in the semiconductor substrate. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht durch lokales Aufbringen eines ätzenden Fluids ausgebildet werden.Method according to one of claims 7 to 10, wherein the openings in the first dielectric layer by locally applying a corrosive Fluids are formed. Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei Ausnehmungen unter den Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht durch Ätzen erzeugt werden.The method of claim 12 or 14, wherein recesses under the openings be produced in the first dielectric layer by etching. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Öffnungen in der ersten Dielektrikumschicht durch lokales Aufbringen eines ätzenden Fluids ausgebildet werden, das zugleich Ausnehmungen in dem darunter liegenden Halbleitersubstrat erzeugt.Method according to one of claims 7 to 10, wherein the openings in the first dielectric layer by locally applying a corrosive Fluids are formed at the same time recesses in the underneath produced semiconductor substrate.
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