DE102007059490B4 - Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof - Google Patents

Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
DE102007059490B4
DE102007059490B4 DE102007059490A DE102007059490A DE102007059490B4 DE 102007059490 B4 DE102007059490 B4 DE 102007059490B4 DE 102007059490 A DE102007059490 A DE 102007059490A DE 102007059490 A DE102007059490 A DE 102007059490A DE 102007059490 B4 DE102007059490 B4 DE 102007059490B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
emitter
regions
areas
semiconductor substrate
base
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
DE102007059490A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102007059490A1 (en
Inventor
Dr. Harder Nils-Peter
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.)
Institut fuer Solarenergieforschung GmbH
Original Assignee
Institut fuer Solarenergieforschung GmbH
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 Institut fuer Solarenergieforschung GmbH filed Critical Institut fuer Solarenergieforschung GmbH
Priority to DE102007059490A priority Critical patent/DE102007059490B4/en
Priority to PCT/EP2008/066439 priority patent/WO2009074468A2/en
Publication of DE102007059490A1 publication Critical patent/DE102007059490A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102007059490B4 publication Critical patent/DE102007059490B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/04Semiconductor 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
    • H01L31/06Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682Semiconductor 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor 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
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic System
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

Rückkontaktsolarzelle, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (1), wobei das Halbleitersubstrat (1) einen Basis-Halbleitertyp mit einer ersten Dotierungskonzentration aufweist; Emitterbereiche (5) entlang einer Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die Emitterbereiche (5) einen dem Basis-Halbleitertyp entgegengesetzten Emitter-Halbleitertyp aufweisen; hochdotierte Basisbereiche (7) entlang der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) den Basis-Halbleitertyp mit einer zweiten Dotierungskonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierungskonzentration größer ist als die erste Dotierungskonzentration; Emitterkontakte (11) zur elektrischen Kontaktierung der Emitterbereiche (5); Basiskontakte (13) zur elektrischen Kontaktierung der Basisbereiche (7), wobei eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) an Emitterbereiche (5) angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei Emitterbereiche (5) und hochdotierte Basisbereiche (7) in Überlappungsbereichen (19) zumindest teilweise in Ebenen parallel zur Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1) überlappen und wobei eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) innerhalb der Überlappungsbereiche...A back contact solar cell comprising: a semiconductor substrate (1), wherein the semiconductor substrate (1) has a basic semiconductor type with a first doping concentration; Emitter regions (5) along a rear surface (3) of the semiconductor substrate (1), the emitter regions (5) having an emitter semiconductor type opposite to the base semiconductor type; highly doped base regions (7) along the rear surface (3) of the semiconductor substrate (1), the highly doped base regions (7) being of the basic semiconductor type with a second doping concentration, the second doping concentration being greater than the first doping concentration; Emitter contacts (11) for making electrical contact with the emitter areas (5); Base contacts (13) for making electrical contact with the base regions (7), an interface (21) at which the highly doped base regions (7) adjoin emitter regions (5) being greater than 5% of the rear surface (3) of the semiconductor substrate (1), wherein emitter regions (5) and highly doped base regions (7) in overlap regions (19) at least partially overlap in planes parallel to the rear surface (3) of the semiconductor substrate (1) and wherein an interface (21) on the highly doped base regions (7) within the overlap regions ...

Description

BEREICH DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rückkontakt-Solarzelle mit integrierter Bypass-Dioden-Funktion sowie ein Herstellungsverfahren für eine solche Rückkontakt-Solarzelle.The present invention relates to a back contact solar cell with integrated bypass diode function and a manufacturing method for such a back contact solar cell.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Eine übliche Form der Nutzung von Solarzellen ist ihre Verschaltung zu Modulen. In diesen Modulen wird jeweils eine bestimmte Anzahl von Solarzellen zu sogenannten „Strings” in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung ist erstrebenswert, da sich in dieser Weise die Spannungen der einzelnen Solarzellen des Strings addieren und die durch die gesamte Reihenschaltung fließende Stromstärke der von einer einzelnen Solarzelle generierten Stromstärke entspricht. Da Widerstandsverluste eine Funktion der Stromstärke sind, wird durch die Reihenschaltung der Solarzellen zu Strings der Verlust an elektrischer Energie in den Widerständen der stromführenden Leitungen innerhalb eines Moduls minimiert.A common form of using solar cells is their interconnection to modules. In these modules, in each case a certain number of solar cells are connected in series to so-called "strings". The series connection is desirable since in this way the voltages of the individual solar cells of the string add up and the current intensity flowing through the entire series circuit corresponds to the current intensity generated by a single solar cell. Since resistance losses are a function of the current, the series connection of the solar cells to strings minimizes the loss of electrical energy in the resistances of the current-carrying lines within a module.

Ist in einem solchen String jedoch eine der Solarzellen abgeschattet oder defekt, so wird nicht nur in dieser abgeschatteten Zelle kein Beitrag zur Generation von elektrischer Energie geleistet, sondern diese Zelle blockiert den Stromfluss durch den gesamten String. Das heißt, der Licht-generierte Strom der nicht abgeschatteten Zellen wird, soweit es die summierte Spannung der nicht abgeschatteten Zellen zulässt, durch die abgeschattete Zelle, die in diesem Fall als pn-Diode in Sperrrichtung wirkt, getrieben. Hierbei wird eine unter Umständen erhebliche elektrische Leistung in der abgeschatteten Zelle umgesetzt, die zu starken lokalen Erwärmungen und letztendlich zu Beschädigungen des Moduls führen kann.However, if one of the solar cells is shaded or defective in such a string, not only in this shadowed cell, no contribution to the generation of electrical energy is made, but this cell blocks the flow of current through the entire string. That is, the light-generated current of the unshadowed cells, as far as the summed voltage of the unshaded cells permits, is driven by the shadowed cell, which in this case acts as a pn-diode in the reverse direction. Here, a possibly significant electrical power is implemented in the shadowed cell, which can lead to strong local heating and ultimately damage the module.

Aus diesem Grunde werden in Modulverschaltungen sogenannte Bypass-Dioden eingebaut, die einen ganzen String, Teilbereiche eines Strings oder auch nur eine einzelne Solarzelle eines Strings derart überbrücken können, dass bei Teilabschattungen die in dem verbleibenden Teil des Strings erzeugte elektrische Energie durch die Bypass-Diode fließen kann, anstatt durch die abgeschattete oder defekte Solarzelle. Hierzu wird herkömmlicherweise eine normale pn-Diode in Durchlassrichtung parallel zu dem zu überbrückenden Stringbereich geschaltet.For this reason, so-called bypass diodes are incorporated in module interconnections, which can bridge an entire string, portions of a string or even a single solar cell of a string such that at Teilabschattungen the electrical energy generated in the remaining part of the string through the bypass diode can flow instead of through the shaded or broken solar cell. For this purpose, a normal pn diode is conventionally switched in the forward direction parallel to the string region to be bridged.

Diese Art der Verschaltung mit Bypass-Dioden ist eine Methode, bei der eine Schädigung von Solarzellen bzw. des ganzen Solarmoduls, vermieden werden kann und die erreicht, dass zumindest ein Teil der beleuchteten Solarzellen noch zur Bereitstellung elektrischer Energie beitragen kann.This type of interconnection with bypass diodes is a method in which damage to solar cells or the entire solar module can be avoided and which ensures that at least some of the illuminated solar cells can still contribute to the provision of electrical energy.

Es ist jedoch anzumerken, dass für den Fall, dass eine Bypass-Diode einem ganzen String oder einem aus mehreren Solarzellen bestehenden Teilbereich eines Strings zugeordnet wird, auch bei Abschattung nur einer einzelnen Solarzelle auch die Leistung der anderen Solarzellen in dem String bzw. Teilstring der Stromerzeugung in dem Modul nicht mehr zur Verfügung stehen. Die Solarzellen im Modul werden daher bei Abschattung einzelner Zellen nicht optimal für die Bereitstellung elektrischer Energie genutzt. Der hierzu alternative Fall, jede einzelne Solarzelle mit einer ihr zugeordneten Bypass-Diode zu versehen, bedeutet bei herkömmlichen Solarzellen einen erheblichen zusätzlichen Verschaltungs- und Kostenaufwand.It should be noted, however, that in the case where a bypass diode is assigned to a whole string or to a subarea of a string consisting of several solar cells, the power of the other solar cells in the string or partial string of the shading of only a single solar cell will also be shaded Power generation in the module will no longer be available. The solar cells in the module are therefore not optimally used for shading individual cells for the provision of electrical energy. The alternative case, to provide each individual solar cell with its associated bypass diode, means in conventional solar cells a considerable additional Verschaltungs- and cost.

In der US 5 641 362 A ist eine Struktur und ein Herstellungsverfahren für eine Rückkontakt-Siliziumsolarzelle mit selbstausrichtendem Aluminiumlegierung-Übergang beschrieben. Dabei werden an einer Rückseite der Solarzelle p+-Regionen und n+-Regionen direkt benachbart zueinander angeordnet, wobei die entstehenden p+n+-Übergänge als Zenerdioden wirken sollen, welche die Solarzelle gegen Rückwärtsspannungen schützen können.In the US 5 641 362 A For example, a structure and method of manufacturing a self-aligned aluminum alloy back contact silicon solar cell is described. In this case, p + regions and n + regions are arranged directly adjacent to one another at a rear side of the solar cell, wherein the resulting p + n + transitions are to act as zener diodes, which can protect the solar cell against reverse voltages.

In der DE 195 25 720 C2 ist ein weiteres Herstellungsverfahren für eine Rückkontakt-Solarzelle beschrieben.In the DE 195 25 720 C2 Another method of producing a back contact solar cell is described.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Es kann ein Bedarf an einer Solarzelle bestehen, die derart ausgestaltet ist, dass, wenn sie mit anderen Solarzellen in Serie zu einem String verschaltet ist, eine Abschattung der Solarzelle lediglich zu einem geringfügigen Leistungsverlust bezogen auf die von dem String zur Verfügung gestellte elektrische Leistung bewirkt. Ferner kann ein Bedarf für eine Solarzelle mit der genannten Eigenschaft bestehen, bei der kein zusätzlicher Verschaltungsaufwand nötig ist. Es kann außerdem Bedarf an einem Herstellungsverfahren für eine solche Solarzelle bestehen.There may be a need for a solar cell configured such that, when connected in series with other solar cells into a string, shading of the solar cell causes only a slight loss of power relative to the electrical power provided by the string , Furthermore, there may be a need for a solar cell with the said property, in which no additional Verschaltungsaufwand is necessary. There may also be a need for a manufacturing process for such a solar cell.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erfüllt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject-matter of the independent claims. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Rückkontakt-Solarzelle vorgeschlagen, aufweisend: ein Halbleitersubstrat, das einen Basis-Halbleitertyp mit einer ersten Dotierungskonzentration aufweist; Emitterbereiche entlang einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die Emitterbereiche einen dem Basis-Halbleitertyp entgegengesetzten Emitter-Halbleitertyp aufweisen; hochdotierte Basisbereiche entlang der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die Basisbereiche den Basis-Halbleitertyp mit einer zweiten Dotierungskonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierungskonzentration größer ist als die erste Dotierungskonzentration; Emitterkontakte zur elektrischen Kontaktierung der Emitterbereiche; und Basiskontakte zur elektrischen Kontaktierung der Basisbereiche. Hierbei soll eine Grenzfläche, an der hochdotierte Basisbereiche an Emitterbereiche angrenzen, größer sein als 5% der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats.According to a first aspect of the present invention, there is proposed a back contact solar cell comprising: a semiconductor substrate having a base semiconductor type having a first doping concentration; Emitter regions along a backside surface of the semiconductor substrate, the emitter regions having an emitter semiconductor type opposite to the base semiconductor type; highly doped base regions along the backside surface of the semiconductor substrate, the base regions having the basic semiconductor type have a second doping concentration, wherein the second doping concentration is greater than the first doping concentration; Emitter contacts for electrically contacting the emitter areas; and base contacts for electrical contacting of the base areas. In this case, an interface on which highly doped base regions adjoin emitter regions should be larger than 5% of the backside surface of the semiconductor substrate.

Dabei überlappen Emitterbereiche und Basisbereiche in Überlappungsbereichen zumindest teilweise in Ebenen parallel zur Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats. Mit anderen Worten kann es Überlappungsbereiche geben, in denen Emitterbereiche und Basisbereiche nicht nur seitlich aneinander grenzen, sondern sich die Emitterbereiche und die Basisbereiche im Wesentlichen parallel zueinander und parallel zur Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats erstrecken und dabei direkt aneinander grenzen.In this case, emitter regions and base regions overlap in overlapping regions at least partially in planes parallel to the backside surface of the semiconductor substrate. In other words, there may be overlapping regions in which emitter regions and base regions not only adjoin one another laterally, but the emitter regions and the base regions extend substantially parallel to one another and parallel to the back surface of the semiconductor substrate and directly adjoin one another.

Sowohl die Emitterbereiche als auch die Basisbereiche sind meist aufgrund ihrer Herstellung, beispielsweise durch Eindiffundieren von Dotanden, als dünne Schichten mit einer Dicke von höchstens wenigen μm ausgebildet. Dadurch, dass die Emitterbereiche und die Basisbereiche nicht nur nebeneinander angeordnet sind und sich an ihren seitlichen Rändern nur über eine der Schichtdicke entsprechende Höhe von wenigen μm kontaktieren, sondern flächig parallel zueinander und zur Rückseitenoberfläche aneinander angrenzend angeordnet sind, kann die für die Bildung einer Bypass-Dioden-Eigenschaft wichtige Grenzfläche zwischen den Emitterbereichen und den hochdotierten Basisbereichen in einfacher Weise vergrößert werden.Both the emitter regions and the base regions are usually formed as thin layers with a thickness of at most a few microns due to their production, for example by diffusion of dopants. The fact that the emitter areas and the base areas are not only arranged next to one another and only contact one another at their lateral edges via a height of a few μm corresponding to the layer thickness but are arranged flat adjacent to one another and to the rear side surface adjacent to one another, can be used to form a bypass Diode property important interface between the emitter regions and the heavily doped base regions can be increased in a simple manner.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese Grenzfläche zwischen parallel zueinander angeordneten flächigen Emitterbereichen und Basisbereichen größer als 5%, vorzugsweise größer als 10% und stärker bevorzugt größer als 20% der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats.According to the present invention, this interface between parallel emitter regions and base regions arranged parallel to one another is greater than 5%, preferably greater than 10%, and more preferably greater than 20%, of the backside surface of the semiconductor substrate.

Dieser erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann als auf der folgenden Idee basierend angesehen werden: bei der beschriebenen Rückkontakt-Solarzelle grenzen von Emitterkontakten kontaktierte Emitterbereiche an von Basiskontakten kontaktierte hochdotierte Basisbereiche, wobei diese Basisbereiche eine höhere Dotierungskonzentration aufweisen als die Grunddotierungskonzentration des die Solarzelle bildenden Halbleitersubstrats. Somit weisen zumindest die hochdotierten Basisbereiche, vorzugsweise aber auch die Emitterbereiche, eine verhältnismäßig hohe Dotierungskonzentration auf. An den Grenzflächen, das heißt, dort, wo hochdotierte Basisbereiche an Emitterbereiche angrenzen, bildet sich somit eine pn-Diode, bei der zumindest eine, vorzugsweise aber beide Dotierungsregionen hoch dotiert sind, das heißt es bildet sich eine p+n-junction bzw. eine pn+-junction oder eine p+n+-junction. Die entstehende Diode kann dabei als parallel und in gleicher Polungsrichtung zu einer die eigentliche Solarzelle bildenden flächigen pn-junction geschaltet angesehen werden. Solche parallel geschalteten Dioden, bei denen zumindest eine Dotierungsregion, vorzugsweise jedoch beide Dotierungsregionen, stark dotiert sind, können bereits bei relativ niedrigen Spannungen in Sperrrichtung verhältnismäßig hohe Ströme zulassen. In besonderen, weiter unten detaillierter beschriebenen Ausführungsformen, können solche Dioden sogar oberhalb gewisser Grenzspannungen in Sperrrichtung einen plötzlichen Anstieg der Leitfähigkeit aufweisen.This first aspect of the present invention may be considered to be based on the following idea: in the described back contact solar cell, emitter regions contacted by emitter contacts border on highly doped base regions contacted by base contacts, these base regions having a higher doping concentration than the base doping concentration of the semiconductor substrate forming the solar cell. Thus, at least the highly doped base regions, but preferably also the emitter regions, have a relatively high doping concentration. At the interfaces, that is, where highly doped base regions are adjacent to emitter regions, a pn diode is thus formed in which at least one, but preferably both, doping regions are highly doped, that is, a p + n junction is formed. a pn + -junction or a p + n + -junction. The resulting diode can be regarded as connected in parallel and in the same polarity direction to a the actual solar cell forming planar pn-junction. Such parallel-connected diodes, in which at least one doping region, but preferably both doping regions, are heavily doped, can permit relatively high currents even at relatively low voltages in the reverse direction. In particular embodiments described in more detail below, such diodes may exhibit a sudden increase in conductivity even above certain reverse bias voltages.

Die Stärke der in Sperrrichtung möglichen Ströme hängt dabei unter anderem linear von der zur Verfügung stehenden Grenzfläche zwischen den Basisbereichen und den Emitterbereichen ab. Wenn die Grenzfläche groß genug ist, beispielsweise größer als 5% der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, kann der auf diese Weise zulässige Sperrstrom bei angelegten Spannungen, wie sie typischerweise in einem in Reihe geschalteten Solarzellenzellenstring auftreten, eine Größenordnung annehmen, die in etwa der von den Solarzellen zur Verfügung gestellten Stromstärke entspricht. Die durch die stark dotierten Emitter- und/oder Basisbereiche erzeugten, parallel zu der eigentlichen pn-junction der Solarzelle geschalteten p+n+-junctions können somit für die Rückkontakt-Solarzelle wie eine integrierte Bypass-Diode wirken.The strength of the reverse-possible currents depends inter alia linearly on the available interface between the base regions and the emitter regions. If the interface is large enough, for example, greater than 5% of the backside surface of the semiconductor substrate, the reverse current allowed in this manner may be of the order of magnitude approximately that of the solar cells at applied voltages, as typically occur in a series cell solar cell string provided current corresponds. The p + n + junctions generated by the heavily doped emitter and / or base regions and connected in parallel with the actual pn junction of the solar cell can thus act as an integrated bypass diode for the back contact solar cell.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Rückkontakt-Solarzelle werden im Anschluss erläutert.Further features, details and possible advantages of embodiments of the back contact solar cell according to the invention are explained below.

Unter einer Rückkontakt-Solarzelle kann vorliegend eine Solarzelle verstanden werden, bei der sowohl die Emitterkontakte als auch die Basiskontakte an einer Rückseite, das heißt einer im Einsatz dem eingestrahlten Licht abgewandten Seite der Solarzelle angeordnet sind. Hierzu werden zumindest Teile des die Strom-sammelnde pn-junction bildenden Emitters an der Rückseitenoberfläche der Solarzelle ausgebildet und dort von den Emitterkontakten kontaktiert. Zusätzlich zu den allgemeinen Vorteilen von Rückkontaktsolarzellen, dass aufgrund des Verzichts auf Emitterkontakte auf der Solarzellen-Vorderseite Abschattungsverluste vermieden werden, und dass aufgrund der Tatsache, dass sowohl die Emitterkontakte als auch die Basiskontakte auf der Zellrückseite angeordnet sind, die Zellen in einfacher Weise miteinander verschaltet werden können, weist die hier vorgestellte Rückkontakt-Solarzelle aufgrund der flächigen Ausgestaltung von aneinander grenzenden Emitter- und hochdotierten Basisbereichen die Möglichkeit einer Integration einer Bypass-Dioden-Funktion in die Solarzelle auf.In the present case, a back contact solar cell can be understood as meaning a solar cell in which both the emitter contacts and the base contacts are arranged on a rear side, that is to say a side of the solar cell remote from the incident light in use. For this purpose, at least parts of the emitter forming the current-collecting pn-junction are formed on the rear-side surface of the solar cell, where they are contacted by the emitter contacts. In addition to the general advantages of back contact solar cells, shading losses are avoided due to the absence of emitter contacts on the solar cell front surface, and because of the fact that both the emitter contacts and the base contacts are located on the cell back side, the cells are easily interconnected can be, has the presented here back-contact solar cell due to the flat design of adjacent emitter and highly doped base regions the Possibility of integrating a bypass diode function in the solar cell.

Das Halbleitersubstrat kann beispielsweise ein Silizium-Wafer sein. Es kann beispielsweise mit Bor in einer ersten relativ geringen Dotierungskonzentration von etwa 0,1–5 × 1016 cm–3 dotiert sein, so dass der Basis-Halbleiter ein p-Halbleitertyp ist. Alternativ kann das Halbleitersubstrat mit Phosphor dotiert sein, so dass der Basis-Halbleitertyp ein n-Halbleitertyp ist.The semiconductor substrate may be, for example, a silicon wafer. For example, it may be doped with boron in a first relatively low doping concentration of about 0.1-5 x 10 16 cm -3 such that the base semiconductor is a p-type semiconductor. Alternatively, the semiconductor substrate may be doped with phosphorus so that the basic semiconductor type is an n-type semiconductor.

Alternativ kann das Halbleitersubstrat auch aus einem beliebigen anderen Halbleiter bestehen. Es kann auch als Halbleiter-Dünnschicht vorgesehen werden.Alternatively, the semiconductor substrate may also be made of any other semiconductor. It can also be provided as a semiconductor thin film.

Die Emitterbereiche können sich entlang der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats direkt an der Oberfläche erstrecken, es können aber auch Teile der Emitterbereiche, insbesondere in Überlappungsbereichen mit den Basisbereichen, nicht direkt an die Oberfläche angrenzen, sondern sich etwas tiefer im Inneren des Halbleitersubstrats erstrecken. Diese im Inneren „vergrabenen” Emitterbereiche können in elektrischem Kontakt mit den an die Rückseitenoberfläche angrenzenden Regionen der Emitterbereiche stehen, so dass sie von dort aus auch elektrisch durch die Emitterkontakte kontaktiert werden können.The emitter regions may extend along the back surface of the semiconductor substrate directly at the surface, but also parts of the emitter regions, in particular in overlapping regions with the base regions, may not directly adjoin the surface, but may extend slightly deeper inside the semiconductor substrate. These emitter regions which are "buried" in the interior can be in electrical contact with the regions of the emitter regions adjoining the backside surface, so that they can also be contacted electrically therefrom by the emitter contacts.

Die Emitterbereiche können durch Eindiffundieren von Dotanden in das Halbleitersubstrat erzeugt werden. Beispielsweise kann in einem Halbleitersubstrat vom p-Typ durch lokales Eindiffundieren von Phosphor ein Emitterbereich vom n-Typ erzeugt werden. Alternativ können die Emitterbereiche jedoch auch durch andere Verfahren wie zum Beispiel durch Ionenimplantation oder Legieren erzeugt werden, so dass sich eine sogenannte Homo-Junction, das heißt ein pn-Übergang mit gegensätzlich dotierten Bereichen eines gleichen Halbleitergrundmaterials, zum Beispiel Silizium, ergibt. Alternativ können die Emitterbereiche auch epitaktisch abgeschieden werden, beispielsweise aufgedampft oder aufgesputtert werden, so dass sich Homo- oder sogenannte Hetero-Junctions ergeben, das heißt, dass im Falle von Hetero-Junctions pn-Übergänge vorliegen zwischen einem ersten Halbleitermaterial vom Basis-Halbleitertyp und einem zweiten Halbleitermaterial eines Emitter-Halbleitertyps. Ein mögliches Beispiel sind Emitterbereiche aus mittels der PECVD-Technik aufgebrachten amorphen Siliziumschichten (a-Si) auf einem Halbleitersubstrat aus kristallinem Silizium (c-Si).The emitter regions can be produced by diffusing dopants into the semiconductor substrate. For example, in a p-type semiconductor substrate, by locally diffusing phosphorus, an n-type emitter region can be formed. Alternatively, however, the emitter regions can also be produced by other methods, such as by ion implantation or alloying, so that a so-called homo-junction, that is a pn junction with oppositely doped regions of a same semiconductor base material, for example silicon, results. Alternatively, the emitter regions can also be epitaxially deposited, for example vapor-deposited or sputtered on, so that homo- or so-called hetero junctions result, that is to say that in the case of hetero junctions pn junctions are present between a first semiconductor material of the basic semiconductor type and a second semiconductor material of an emitter semiconductor type. One possible example is emitter regions made of PECVD-deposited amorphous silicon layers (a-Si) on a crystalline silicon (c-Si) semiconductor substrate.

Auch die Basisbereiche können mittels eines der oben genannten Herstellungsverfahren erzeugt werden, wobei jedoch eine Erzeugung durch lokales Eindiffundieren eines Dotanden zur Bildung der Basisbereiche bevorzugt sein kann.The base regions can also be produced by means of one of the abovementioned production methods, although production by local in-diffusion of a dopant to form the base regions may be preferred.

Die Emitterbereiche und die Basisbereiche können, in einer Draufsicht auf die Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats gesehen, jeweils eine kammartige Struktur aufweisen, bei der jeweils lineare fingerartige Emitterbereiche an benachbarte lineare fingerartige Basisbereiche angrenzen. Eine solche verschachtelte Struktur wird auch als „interdigitated” bezeichnet.The emitter regions and the base regions, when viewed in a plan view of the back surface of the semiconductor substrate, may each have a comb-like structure in which each of the linear finger-like emitter regions is adjacent to adjacent linear finger-like base regions. Such a nested structure is also referred to as "interdigitated".

Sowohl die Emitterkontakte als auch die Basiskontakte können jeweils in Form einer lokalen Metallisierung beispielsweise in Form von fingerartigen Grids ausgebildet sein. Hierzu können Metalle wie zum Beispiel Silber oder Aluminium lokal beispielsweise durch eine Maske oder unter Verwendung von Photolithographie oder Siebdruck oder andere Verfahren auf die Basis- bzw. Emitterbereiche abgeschieden werden, beispielsweise durch Aufdampfen oder Aufsputtern oder auch durch Verwendung von Siebdruck- oder Dispensverfahren. Generell können alle Verfahren verwendet werden, die es ermöglichen, Kontakte lokal, beispielsweise Finger- oder Grid-förmig, an einer Substratrückseite auszubilden, einschließlich der Möglichkeit, ganzflächige Metallschichten aufzubringen, die im Nachhinein durch lokales Entfernen strukturiert werden. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen zwischen den Emitterkontakten und den Basiskontakten kann zwischen den beiden jeweils ein elektrisch isolierender Spalt vorgesehen sein.Both the emitter contacts and the base contacts can each be designed in the form of a local metallization, for example in the form of finger-like grids. For this purpose, metals such as silver or aluminum can be locally deposited, for example, by a mask or using photolithography or screen printing or other methods on the base or emitter regions, for example by vapor deposition or sputtering or by using screen printing or dispensing. In general, all methods can be used which make it possible to form contacts locally, for example finger or grid-shaped, on a substrate back, including the possibility of applying full-area metal layers, which are subsequently patterned by local removal. In order to avoid short circuits between the emitter contacts and the base contacts, an electrically insulating gap may be provided between the two.

Ein wesentliches Merkmal für die erfindungsgemäße Rückkontakt-Solarzelle ist die große Grenzfläche, an der an der Rückseite des Halbleitersubstrats hochdotierte Basisbereiche an Emitterbereiche grenzen. Je größer diese Grenzfläche ist, desto stärker ausgeprägt wird die Bypass-Dioden-Funktion sein, d. h. desto höhere Ströme können schon bei geringen Spannungen von wenigen Volt in Sperrrichtung durch die p+n+-Junction fließen. Die Grenzfläche kann größer als 5%, vorzugsweise größer als 10%, stärker bevorzugt größer als 20% und noch stärker bevorzugt größer als 30% der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrates sein. Generell hängt die für eine ausreichende Bypass-Dioden-Funktion nötige Grenzfläche stark von den Eigenschaften der aneinandergrenzenden Emitter- und hochdotierten Basisbereiche, insbesondere ihrer Dotierungskonzentration und ihres Dotierungsprofils, ab. Idealerweise sollten diese Eigenschaften so gewählt sein, dass die aneinandergrenzenden Emitter- und hochdotierten Basisbereiche zwar den Wirkungsgrad der Solarzelle unter normalen beleuchteten Betriebsbedingungen, z. B. bei einer über der Zelle anliegenden Spannung von ca. 0,45–0,65 V, kaum negativ beeinflussen, dass aber bei Abschattung der Zelle aufgrund der dann an der Zelle anliegenden, von den benachbarten Zellen im String generierten Spannung von beispielsweise mehr als 0,5 V oder einigen wenigen Volts ein ausreichend hoher Strom in Sperrrichtung durch die Zelle fließen kann, beispielsweise etwa in Höhe des Kurzschlussstroms einer entsprechenden Solarzelle (z. B. 30–40 mA/cm2 × Fläche der Solarzelle).An essential feature of the back contact solar cell according to the invention is the large boundary surface at which highly doped base regions adjoin emitter regions on the rear side of the semiconductor substrate. The larger this interface is, the more pronounced the bypass diode function will be, ie the higher currents can flow even at low voltages of a few volts in the reverse direction through the p + n + junction. The interface may be greater than 5%, preferably greater than 10%, more preferably greater than 20%, and even more preferably greater than 30% of the back surface of the semiconductor substrate. In general, the interface required for a sufficient bypass diode function depends strongly on the properties of the adjacent emitter and heavily doped base regions, in particular their doping concentration and their doping profile. Ideally, these properties should be chosen so that the adjacent emitter and heavily doped base regions, although the efficiency of the solar cell under normal lighting operating conditions, eg. B. at a voltage applied across the cell voltage of about 0.45-0.65 V, barely negatively affect that but in shading of the cell due to the then applied to the cell, of the adjacent cells in the string generated voltage of, for example, more than 0.5 V or a few volts, a sufficiently high current in the reverse direction through the cell can flow, for example, approximately equal to the short-circuit current of a corresponding solar cell (eg 30-40 mA / cm 2 × area of the solar cell).

Die große Grenzfläche kann, wie weiter unten für spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben, auf verschiedene Art und Weise erzeugt werden. Sowohl die Emitterbereiche als auch die Basisbereiche können sich hierbei sehr nahe der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats erstrecken, insbesondere angesichts der im Vergleich zur Dicke der Emitter- bzw. Basisbereiche von z. B. wenigen Mikrometern üblicherweise großen Dicke des Halbleitersubstrats, die bei einem Siliziumwafer beispielsweise etwa 200 μm ausmachen kann. Der Emitterbereich kann sich jedoch, insbesondere in Überlappungsbereichen mit den Basisbereichen, tiefer in das Halbleitersubstrat hineinerstrecken als die Basisbereiche. Beispielsweise kann der Emitterbereich sich bis in eine Tiefe von mehr als 1 μm, vorzugsweise mehr als 2 μm unterhalb der Rückseitenoberfläche erstrecken, wohingegen die Basisbereiche beispielsweise lediglich weniger als 1 μm tief, beispielsweise etwa 0,5 μm tief, in das Halbleitersubstrat hineinreichen.The large interface may be created in a variety of ways, as described below for specific embodiments. Both the emitter regions and the base regions may in this case extend very close to the rear side surface of the semiconductor substrate, in particular in view of the thickness of the emitter or base regions of z. B. a few microns usually large thickness of the semiconductor substrate, which may amount to about 200 microns, for example, in a silicon wafer. However, the emitter region, in particular in overlapping regions with the base regions, can extend deeper into the semiconductor substrate than the base regions. For example, the emitter region may extend to a depth of more than 1 .mu.m, preferably more than 2 .mu.m below the back surface, whereas the base regions, for example, only less than 1 .mu.m deep, for example about 0.5 .mu.m deep, extend into the semiconductor substrate.

Die Emitterbereiche erstrecken sich hierbei in der fertigen Solarzelle nicht entlang der gesamten Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, sondern es verbleiben kleine lokale Bereiche, die nicht den Emitter-Halbleitertyp aufweisen und die später zur elektrischen Verbindung zwischen den an der Rückseitenoberfläche ausgebildeten hochdotierten Basisbereichen und den Basisbereichen im Inneren des Halbleitersubstrats dienen können. Diese Verbindungsbereiche, in denen entweder bereits bei der Erzeugung der Emitterbereiche keine entsprechende Emitter-Dotierung bewirkt wurde oder in denen eine zuvor erzeugte Emitter-Dotierung nachträglich wieder entfernt wurde, beispielsweise durch Wegätzen oder Weglasern, oder in denen bei der nachfolgenden Bildung der rückseitigen Basisbereiche die Emitterschicht lokal überkompensiert wurde, so dass ein Durchgang von den rückseitigen Basisbereichen zu dem Basis-dotierten Hauptvolumen des Halbleitersubstrates besteht, können linienartig, beispielsweise parallel oder senkrecht zu den später auszubildenden Basiskontakten, oder punktförmig sein.In this case, the emitter regions do not extend along the entire rear side surface of the semiconductor substrate in the finished solar cell, but there remain small local regions which do not have the emitter semiconductor type and which later for the electrical connection between the highly doped base regions formed on the rear surface and the base regions in the interior serve the semiconductor substrate. These connection regions in which either no corresponding emitter doping was effected during the generation of the emitter regions or in which a previously generated emitter doping was subsequently removed again, for example by etching away or path lasers, or in which in the subsequent formation of the back base regions Emitter layer has been locally overcompensated so that there is a passage from the back base regions to the base-doped main volume of the semiconductor substrate may be linear, such as parallel or perpendicular to the base contacts to be formed later, or punctiform.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Basisbereiche und die Emitterbereiche derart ausgebildet, dass sich an der Grenzfläche, an der hochdotierte Basisbereiche an Emitterbereiche angrenzen, ein pn-Übergang mit den Eigenschaften einer Zener-Diode ergibt.According to one embodiment of the present invention, the base regions and the emitter regions are formed in such a way that a pn junction with the properties of a zener diode results at the interface on which highly doped base regions adjoin emitter regions.

Dioden haben generell die Eigenschaft, dass sie bei Anlegen einer Spannung in Vorwärtsrichtung einen Strom durchlassen, wobei die Stromstärke exponentiell von der angelegten Spannung abhängt, wohingegen sie bei einer in Sperrrichtung angelegten Spannung zumindest bis hin zu einer Grenzspannung, die als Durchbruchspannung bezeichnet wird, quasi keinen Stromfluss zulassen. Die Durchbruchspannung und der Durchbruchmechanismus hängen vom Bandabstand des verwendeten Halbleitermaterials und von der Dotierung der die Diode bildenden Halbleiterschichten in der Nachbarschaft des pn-Übergangs ab. Bei beidseitig sehr hoher Dotierung, beispielsweise in der Größenordnung von 1019 cm–3 oder höher, kommt es bei pn-Dioden aus Silizium bei Anlegen einer Sperrspannung von beispielsweise nur wenigen Volt zu einer solch hohen Feldstärke in der Raumladungszone, dass Elektronen vom Valenzband des Halbleiters ins Leitungsband „tunneln” können und sich dadurch ein durchbruchsartiger Stromanstieg ergeben kann. Dieser nach seinem Entdecker als „Zener-Durchbruch” benannte Effekt ist die physikalische Basis für in der Elektronik häufig verwendete Zener-Dioden.Diodes generally have the property of transmitting current when a forward voltage is applied, the current magnitude being exponentially dependent on the applied voltage, whereas at a reverse biased voltage, at least up to a threshold voltage referred to as the breakdown voltage, quasi do not allow current to flow. The breakdown voltage and the breakdown mechanism depend on the band gap of the semiconductor material used and on the doping of the diode-forming semiconductor layers in the vicinity of the pn junction. With double-sided very high doping, for example of the order of 10 19 cm -3 or higher, it comes with pn diodes of silicon when applying a blocking voltage of, for example, only a few volts to such a high field strength in the space charge zone that electrons from the valence band of Semiconductor can "tunnel" into the conduction band and this may result in a breakthrough current increase. Named after his discoverer as a "Zener breakthrough", this effect is the physical basis for Zener diodes commonly used in electronics.

Unter der Zenerdioden-Eigenschaft kann hierbei verstanden werden, dass die Diode zwar bei einer in Vorwärtsrichtung angelegten Spannung sich wie eine Diode verhält, d. h. der geleitete Strom nicht linear sondern beispielsweise exponentiell von der Spannung abhängt, dass andererseits aber die Diode bei in Sperrrichtung angelegter Spannung nicht wie eine konventionelle Diode verhält und den Strom sperrt, sondern schon bei geringen Sperrspannung gut leitet.By the zener diode characteristic, it can be understood that while the diode behaves like a diode at a voltage applied in the forward direction, that is. H. the conducted current is not linear but, for example, depends exponentially on the voltage, but on the other hand the diode does not behave like a conventional diode when the voltage applied in the reverse direction and blocks the current, but conducts well even at low blocking voltage.

Diodentypen, die sich ähnlich verhalten wie Zenerdioden, sind die sogenannten Back-Dioden oder die Tunneldioden. Diese Diodentypen können somit auch eine Zenerdioden-Eigenschaft im Sinne dieser Anmeldung aufweisen.Diode types that behave similarly to Zener diodes are the so-called back diodes or the tunnel diodes. These diode types can thus also have a Zener diode property in the sense of this application.

Gemäß der vorliegend beschriebenen Ausführungsform können insbesondere die Dotierungskonzentrationen und -profile in den Emitter- und/oder Basisbereichen derart gewählt werden, dass die in den Grenzflächenbereichen der entstehenden p+n+-Junction geeignete Zener-Dioden-Eigenschaften bzw. Tunnel- oder Back-Dioden-Eigenschaften für die Realisierung einer Bypass-Diode aufweisen. Beispielsweise können die Zener-Dioden-Eigenschaften so gewählt werden, dass sich ein Durchbruch bereits bei geringen Sperrspannungen, beispielsweise der einfachen oder doppelten offenen Klemmspannung der Solarzelle, vorzugsweise jedoch bei noch kleineren Spannungen, einstellen kann, so dass im Falle einer Abschattung der Solarzelle bereits die von einer oder zwei weiteren, intakten Solarzellen im gleichen String erzeugte Spannung ausreicht, um die Zener-Dioden zum Durchbrechen zu veranlassen und ihnen somit eine Eigenschaft einer Bypass-Diode zu geben.According to the presently described embodiment, in particular the doping concentrations and profiles in the emitter and / or base regions can be selected such that the zener diode properties or tunneling or backbone properties which are suitable in the interface regions of the resulting p + n + -junction. Have diode properties for the realization of a bypass diode. For example, the Zener diode properties can be selected such that a breakthrough can already occur at low reverse voltages, for example the single or double open terminal voltage of the solar cell, but preferably at even lower voltages, so that in the case of shading of the solar cell already the voltage generated by one or two other intact solar cells in the same string is sufficient to cause the Zener diodes to Break and thus give them a property of a bypass diode.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Emitterbereiche und Basisbereiche in Verzahnungsbereichen kammartig miteinander verzahnt. Durch die kammartige Verzahnung, die parallel oder quer zur Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet sein kann, kann ebenfalls die für die Bypass-Dioden-Eigenschaft wichtige Grenzfläche zwischen den emitter- und Basisbereichen vergrößert werden.According to a further embodiment of the present invention, emitter regions and base regions are intermeshed in toothed regions in a tooth-like manner. By the comb-like toothing, which may be formed parallel or transverse to the back surface of the semiconductor substrate, also important for the bypass diode characteristic interface between the emitter and base regions can be increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Grenzfläche, an der Basisbereiche an Emitterbereiche angrenzen, im Wesentlichen homogen über die Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats verteilt. Mit anderen Worten kann es vorteilhaft sein, die für die Bypass-Dioden-Eigenschaft zur Verfügung gestellte Grenzfläche nicht auf einen kleinen, zusammenhängenden Flächenanteil der Rückkontakt-Solarzelle zu beschränken, das heißt, beispielsweise lediglich eine zusammenhängende Fläche, die 5% der Gesamtfläche der Rückkontakt-Solarzelle ausmacht, als eine solche Grenzfläche auszubilden, sondern die gesamte Grenzfläche in Form einzelner kleinerer Teil-Grenzflächen zur Verfügung zu stellen, die gleichmäßig über die gesamte Fläche der Rückkontakt-Solarzelle angeordnet sind. Da in dem Fall, in dem die entsprechende Rückkontakt-Solarzelle in einem Modul abgeschattet wird, diese Grenzflächen als Bypass-Dioden wirken sollen und dabei erhebliche Ströme durch die Grenzflächen strömen sollen, kann durch eine homogene Verteilung der Grenzflächen eine Wärmedissipation verbessert werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich die in Sperrrichtung betriebene Rückkontakt-Solarzelle lokal übermäßig erhitzt und dabei sie selbst oder das Modul beschädigt wird.According to a further embodiment of the present invention, the boundary surface, on which base regions adjoin emitter regions, is distributed substantially homogeneously over the backside surface of the semiconductor substrate. In other words, it may be advantageous not to limit the interface provided for the bypass diode property to a small contiguous area fraction of the back contact solar cell, that is, for example, only one contiguous area occupying 5% of the total area of the back contact -Solar cell is to form as such an interface, but to provide the entire interface in the form of individual smaller partial interfaces, which are arranged uniformly over the entire surface of the back contact solar cell. Since in the case in which the corresponding back-contact solar cell is shaded in a module, these interfaces should act as bypass diodes and thereby flow considerable currents through the interfaces, a heat dissipation can be improved by a homogeneous distribution of the interfaces. In this way it can be avoided that the reverse-biased back-contact solar cell heats up excessively locally, thereby damaging itself or the module.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die hochdotierten Basisbereiche und/oder die Emitterbereiche durch Eindiffusion von Dotanden in das Halbleitersubstrat erzeugt. Zwar können die Basisbereiche und/oder die Emitterbereiche auch durch andere Verfahren wie beispielsweise Epitaxie, Einlegieren oder Ionenimplantation erzeugt werden, es hat sich jedoch herausgestellt, dass auch durch Eindiffusion von Dotanden erzeugte Basis- bzw. Emitterbereiche aufgrund des für die Eindiffusion typischen Dotierungskonzentrationsprofils vorteilhafte Eigenschaften aufweisen können.According to a further embodiment of the present invention, the heavily doped base regions and / or the emitter regions are produced by diffusion of dopants into the semiconductor substrate. Although the base regions and / or the emitter regions can also be produced by other methods, such as epitaxy, alloying or ion implantation, it has been found that base or emitter regions also produced by diffusion of dopants have advantageous properties due to the doping concentration profile typical for the diffusion can have.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Basisbereiche Phosphor-dotiert und die Emitterbereiche sind Bor-dotiert. In diesem Fall können somit zur Herstellung der erfindungsgemäßen Rückkontakt-Solarzelle zunächst flächige Emitterbereiche durch Eindiffusion von Bor erzeugt werden und anschließend können in Teilbereiche der Rückseitenoberfläche der Solarzelle Basisbereiche durch Eindiffusion von Phosphor eingebracht werden. Dabei kann der sogenannte Emitter-Push-Effekt ausgenutzt werden, bei dem bei der Eindiffusion von Phosphor das zuvor in dieser Region vorhandene Bor vor sich hergeschoben wird. Dementsprechend bilden sich an der Rückseitenoberfläche Phosphor-dotierte Basis-Bereichsschichten und parallel daran angrenzend, tiefer im Halbleitersubstrat drin, die aufgrund des Emitter-Push-Effekts nach innen verlagerten Bor-dotierten Emitter-Bereichsschichten.According to another embodiment of the present invention, the base regions are phosphorus doped and the emitter regions are boron doped. In this case, for the production of the back contact solar cell according to the invention, first of all surface emitter regions can be produced by diffusion of boron, and then base regions can be introduced by diffusion of phosphorus into partial regions of the back surface of the solar cell. In this case, the so-called emitter-push effect can be exploited, in which in the indiffusion of phosphorus, the previously present in this region boron is pushed in front of him. Accordingly, phosphorus-doped base region layers are formed on the backside surface, and adjacent to it, deeper in the semiconductor substrate, the emitter-push-effect inwardly displaced boron-doped emitter region layers.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle vorgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, das einen Basis-Halbleitertyp aufweist; Ausbilden von Emitterbereichen entlang einer Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die Emitterbereiche einen dem Basis-Halbleitertyp entgegengesetzten Emitter-Halbleitertyp aufweisen; Ausbilden von hochdotierten Basisbereichen entlang der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats, wobei die hochdotierten Basisbereiche den Basis-Halbleitertyp und eine zweite Dotierungskonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierungskonzentration größer ist als die erste Dotierungskonzentration; Ausbilden von Emitterkontakten zur elektrischen Kontaktierung der Emitterbereiche; und Ausbilden von Basiskontakten zur elektrischen Kontaktierung der Basisbereiche. Die Emitterbereiche und die Basisbereiche werden hierbei derart ausgebildet, dass eine Grenzfläche, an der Basisbereiche an Emitterbereiche angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solar cell, the method comprising the steps of: providing a semiconductor substrate having a basic semiconductor type; Forming emitter regions along a backside surface of the semiconductor substrate, the emitter regions having an emitter semiconductor type opposite to the base semiconductor type; Forming heavily doped base regions along the backside surface of the semiconductor substrate, the heavily doped base regions having the base semiconductor type and a second doping concentration, the second doping concentration being greater than the first doping concentration; Forming emitter contacts for electrically contacting the emitter regions; and forming base contacts for electrically contacting the base regions. In this case, the emitter regions and the base regions are formed such that an interface on which base regions adjoin emitter regions is greater than 5% of the backside surface of the semiconductor substrate.

Die Emitterbereiche und die hochdotierten Basisbereiche können mittels unterschiedlicher Verfahren erzeugt werden, beispielsweise durch lokales Eindiffundieren unter Verwendung beispielsweise von Masken oder Lithographie, durch Ionenimplantation, durch lokales Einlegieren, durch epitaktisches Aufbringen entsprechender Schichten, etc.The emitter regions and the heavily doped base regions can be produced by different methods, for example by local in-diffusion using, for example, masks or lithography, by ion implantation, by local alloying, by epitaxial deposition of appropriate layers, etc.

Die Emitter- und Basiskontakte können ebenfalls mittels verschiedener Verfahren ausgebildet werden, beispielsweise durch lokales Aufdampfen von Metallen zum Beispiel unter Verwendung von Masken oder Lithographie oder auch durch Verwendung von Siebdruck- oder Dispensverfahren. Generell können alle Verfahren verwendet werden, die es ermöglichen, Kontakte lokal, beispielsweise Finger- oder Grid-förmig, an einer Substratrückseite auszubilden, einschließlich der Möglichkeit, ganzflächige Metallschichten aufzubringen, die im Nachhinein durch lokales Entfernen strukturiert werden.The emitter and base contacts can also be formed by various methods, for example, by locally depositing metals, for example, using masks or lithography, or by using screen printing or dispensing methods. In general, all methods can be used which make it possible to form contacts locally, for example finger or grid-shaped, on a substrate back, including the possibility of applying full-area metal layers, which are subsequently patterned by local removal.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zuerst die Emitterbereiche mit einer ersten Tiefe und einer ersten Dotierungskonzentration und dann die Basisbereiche mit einer zweiten Tiefe und einer zweiten Dotierungskonzentration ausgebildet, wobei die erste Tiefe größer ist als die zweite Tiefe und wobei die erste Dotierungskonzentration kleiner ist als die zweite Dotierungskonzentration. Mit anderen Worten wird zunächst ein relativ schwach dotierter, tiefer Emitter gebildet, der dann lokal von einem stärker dotierten, flacheren Basisbereich lokal überkompensiert werden kann. Dabei können außerhalb der überkompensierten Bereiche tiefer gelegene Emitterbereiche verbleiben, so dass sich die gewünschte großflächige Grenzfläche zwischen Emitterbereichen und hoch dotierten Basisbereichen bildet. According to another embodiment of the present invention, first the emitter regions having a first depth and a first doping concentration and then the base regions having a second depth and a second doping concentration are formed, wherein the first depth is greater than the second depth and wherein the first doping concentration is smaller as the second doping concentration. In other words, initially a relatively weakly doped, deep emitter is formed, which can then be locally overcompensated locally by a more heavily doped, shallower base region. In this case, deeper emitter regions can remain outside the overcompensated regions, so that the desired large-area interface forms between emitter regions and highly doped base regions.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden zunächst die Emitterbereiche mit einer Bor-Dotierung ausgebildet und anschließend werden die Basisbereiche mit einer Phosphor-Dotierung ausgebildet, insbesondere durch Eindiffusion von Phosphor. Hierbei ist es nicht zwingend notwendig, dass die Basisbereiche durch Überkompensieren der zuvor erzeugten Emitterbereiche erzeugt werden. Stattdessen kann in dieser Ausführungsform der Emitter-Push-Effekt genutzt werden, wobei während dem Eindiffundieren des Phosphors die zuvor dort vorhandene Bor-Dotierung vor sich hergeschoben wird und einen tiefer gelegenen Emitter-Bereich bildet. Entsprechend muss die Dotierungskonzentration in den Basisbereichen nicht unbedingt größer sein als in den ursprünglichen Emitterbereichen und die Tiefe der ursprünglichen Emitterbereiche muss nicht von vornherein tiefer sein als die Tiefe der nachfolgenden Basis-artigen Diffusion.According to a further embodiment of the present invention, first the emitter regions are formed with a boron doping and then the base regions are formed with a phosphorus doping, in particular by diffusion of phosphorus. In this case, it is not absolutely necessary for the base regions to be generated by overcompensating the emitter regions previously generated. Instead, in this embodiment, the emitter-push effect can be used, wherein during the indiffusion of the phosphorus, the previously present there boron doping is pushed in front of him and forms a lower emitter region. Accordingly, the doping concentration in the base regions need not necessarily be larger than in the original emitter regions, and the depth of the original emitter regions need not be deeper than the depth of the subsequent base-like diffusion from the outset.

Es wird angemerkt, dass die Ausführungsformen, Merkmale und Vorteile der Erfindung hauptsächlich in Bezug auf die erfindungsgemäße Rückkontakt-Solarzelle beschrieben 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 auch analog auf das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine Solarzelle übertragen werden können. Insbesondere können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen auch in beliebiger Weise untereinander kombiniert werden.It is noted that the embodiments, features and advantages of the invention have been described mainly with respect to the back contact solar cell according to the invention. However, a person skilled in the art will recognize from the foregoing and also from the following description that, unless stated otherwise, the embodiments and features of the invention can also be transferred analogously to the production method for a solar cell according to the invention. In particular, the features of the various embodiments can also be combined with one another in any desired manner.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

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

1 zeigt in Querschnittsdarstellung eine Rückkontakt-Solarzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit sich parallel zur Rückseitenoberfläche des Halbleitersubstrats überlappenden Emitter- und Basisbereichen. 1 shows in cross-sectional representation a back contact solar cell according to an embodiment of the present invention with parallel to the back surface of the semiconductor substrate overlapping emitter and base regions.

2 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Ebene A-A aus 1. 2 shows a sectional view along the plane AA 1 ,

3 zeigt in Querschnittsdarstellung eine Rückkontakt-Solarzelle gemäß einer werteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit ineinander verzahnt ausgebildeten Emitter- und Basisbereichen. 3 shows in cross-sectional representation a back-contact solar cell according to a werteren embodiment of the present invention with interlocking trained emitter and base regions.

4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Ebene B-B aus 3. 4 shows a sectional view along the plane BB 3 ,

Alle Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. In den Figuren sind ähnliche oder gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen beziffert.All figures are only schematic and not to scale. In the figures, similar or like elements are numbered with like reference numerals.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Die in 1 im Querschnitt dargestellte erfindungsgemäße Rückkontakt-Solarzelle weist ein Halbleitersubstrat 1 in Form eines Silizium-Wafers auf. An der Rückseitenoberfläche 3 des Halbleitersubstrats 1 sind sowohl Emitterbereiche 5 als auch hochdotierte Basisbereiche 7 ausgebildet. Wie in 2 zu erkennen, verlaufen die Emitterbereiche 5 und die hoch dotierten Basisbereiche 7 als längliche Finger parallel zueinander. An der Rückseitenoberfläche 3 befindet sich ferner eine dielektrische Schicht 9 aus Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, die zur Passivierung der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1 und/oder als Rückseiten-Reflektor dienen kann. Über der dielektrischen Schicht 9 sind dann die Emitterkontakte 11 und die Basiskontakte 13 ausgebildet. Sowohl die Emitter- als auch die Basiskontakte 11, 13 sind in Form länglicher, fingerförmiger, senkrecht zur Zeichenebene verlaufender Kontakte ausgebildet und kontaktieren durch linienförmige Öffnungen 15, 17 die jeweiligen darunter liegenden Emitter- bzw. Basisbereiche 5, 7.In the 1 Cross-section of the invention shown in the back contact solar cell has a semiconductor substrate 1 in the form of a silicon wafer. At the backside surface 3 of the semiconductor substrate 1 are both emitter areas 5 as well as heavily doped base areas 7 educated. As in 2 to recognize the emitter areas run 5 and the highly-doped base areas 7 as elongated fingers parallel to each other. At the backside surface 3 there is also a dielectric layer 9 of silicon oxide or silicon nitride, which is used to passivate the surface of the semiconductor substrate 1 and / or can serve as a rear-side reflector. Over the dielectric layer 9 are then the emitter contacts 11 and the base contacts 13 educated. Both the emitter and base contacts 11 . 13 are formed in the form of elongated, finger-shaped, perpendicular to the plane extending contacts and contact by linear openings 15 . 17 the respective underlying emitter or base regions 5 . 7 ,

Die Emitterbereiche 5 sind von der Rückseitenoberfläche 3 her gesehen tiefer ausgebildet als die hochdotierten Basisbereiche 7 und überlappen diese in lateraler Richtung. In dem Überlappungsbereich 19, in den die Emitterbereiche über die hochdotierten Basisbereiche hinweg und an diese angrenzend verlaufen, entsteht eine großflächige Grenzfläche 21 zwischen dem hochdotierten Emitter-Bereich 5 und dem ebenfalls. hochdotierten Basis-Bereich 7. Aufgrund der hohen Dotierung der beiden dort aneinander grenzenden Bereiche 5, 7 kann die entstehende p+n+-Diode Eigenschaften einer Zener-Diode oder Tunneldiode oder Back-Diode aufweisen und somit für die Solarzelle bei einer ausreichend hohen und vorzugsweise im Vergleich zur OffeneKlemm-Spannung geringen in Sperrrichtung angelegten Spannung wie eine Bypass-Diode wirken. Wie insbesondere in 2 zu erkennen, verlaufen die Überlappungsbereiche 19 und die dort entstehenden Grenzflächen 21 jeweils parallel zu allen Kontakten 11, 13, so dass sich eine über die Gesamtfläche der Solarzelle im Wesentlichen homogen verteilte p+n+-Grenzfläche 21 ergibt.The emitter areas 5 are from the back surface 3 seen formed deeper than the highly doped base areas 7 and overlap them in the lateral direction. In the overlap area 19 , in which the emitter regions extend beyond the highly doped base regions and adjoin them, a large-area interface is formed 21 between the highly doped emitter region 5 and that as well. heavily doped base area 7 , Due to the high doping of the two adjacent areas 5 . 7 For example, the resulting p + n + diode may have characteristics of a zener diode or tunnel diode or back diode and thus act as a bypass diode for the solar cell at a sufficiently high reverse biased voltage, which is preferably low as compared to the open clamp voltage. As in particular in 2 to recognize the overlapping areas run 19 and the resulting interfaces 21 each parallel to all contacts 11 . 13 such that a p + n + interface distributed substantially homogeneously over the entire area of the solar cell 21 results.

Bei der in den 3 und 4 gezeigten alternativen Ausführungsform sind die Emitterbereiche 5 und die hoch dotierten Basisbereiche 7 kammartig miteinander verzahnt, wobei längliche schmale „Zähne” 23 eines Emitterbereichs 5 in den benachbarten Basisbereich 7 hineinragen, um auf diese Weise in einem Verzahnungsbereich 25 die Grenzfläche 21 zwischen den dotierten Bereichen 5, 7 zu vergrößern.In the in the 3 and 4 The alternative embodiments shown are the emitter regions 5 and the highly-doped base areas 7 intermeshed like a comb, with elongated narrow "teeth" 23 an emitter area 5 in the adjacent base area 7 protrude to this way in a gearing area 25 the interface 21 between the doped areas 5 . 7 to enlarge.

Abschließend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassen”, „aufweisen” etc. das Vorhandensein weiterer Elemente nicht ausschließen. Der Begriff „ein” schließt auch das Vorhandensein einer Mehrzahl von Gegenständen nicht aus. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich der besseren Lesbarkeit und sollen den Schutzbereich der Ansprüche in keiner Weise einschränken.Finally, it is pointed out that the terms "comprise", "exhibit" etc. do not exclude the presence of further elements. The term "a" does not exclude the presence of a plurality of objects. The reference signs in the claims are only for better readability and are not intended to limit the scope of the claims in any way.

Claims (10)

Rückkontaktsolarzelle, aufweisend: ein Halbleitersubstrat (1), wobei das Halbleitersubstrat (1) einen Basis-Halbleitertyp mit einer ersten Dotierungskonzentration aufweist; Emitterbereiche (5) entlang einer Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die Emitterbereiche (5) einen dem Basis-Halbleitertyp entgegengesetzten Emitter-Halbleitertyp aufweisen; hochdotierte Basisbereiche (7) entlang der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) den Basis-Halbleitertyp mit einer zweiten Dotierungskonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierungskonzentration größer ist als die erste Dotierungskonzentration; Emitterkontakte (11) zur elektrischen Kontaktierung der Emitterbereiche (5); Basiskontakte (13) zur elektrischen Kontaktierung der Basisbereiche (7), wobei eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) an Emitterbereiche (5) angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei Emitterbereiche (5) und hochdotierte Basisbereiche (7) in Überlappungsbereichen (19) zumindest teilweise in Ebenen parallel zur Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1) überlappen und wobei eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) innerhalb der Überlappungsbereiche (19) an Emitterbereiche (5) angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1).A back-contact solar cell, comprising: a semiconductor substrate ( 1 ), wherein the semiconductor substrate ( 1 ) has a basic semiconductor type with a first doping concentration; Emitter areas ( 5 ) along a backside surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), the emitter regions ( 5 ) have an emitter semiconductor type opposite to the base semiconductor type; heavily doped base areas ( 7 ) along the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), whereby the heavily doped basic areas ( 7 ) have the base semiconductor type with a second doping concentration, wherein the second doping concentration is greater than the first doping concentration; Emitter contacts ( 11 ) for electrically contacting the emitter regions ( 5 ); Basic contacts ( 13 ) for electrically contacting the base regions ( 7 ), where an interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) at emitter areas ( 5 ) is greater than 5% of the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), emitter regions ( 5 ) and heavily doped base areas ( 7 ) in overlapping areas ( 19 ) at least partially in planes parallel to the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ) and where an interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) within the overlapping areas ( 19 ) at emitter areas ( 5 ) is greater than 5% of the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ). Rückkontaktsolarzelle nach Anspruch 1, wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) und die Emitterbereiche (5) derart ausgebildet sind, dass sich an der Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) an Emitterbereiche (5) aneinander angrenzen, ein pn-Übergang mit Eigenschaften einer Zenerdiode ergibt.A back contact solar cell according to claim 1, wherein said highly doped base regions ( 7 ) and the emitter areas ( 5 ) are formed such that at the interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) at emitter areas ( 5 ) adjoin one another, yielding a pn junction with characteristics of a zener diode. Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei eine Dotierungskonzentration in den Emitterbereichen (5) und in den hochdotierten Basisbereichen (7) an der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1) höher ist als 1·1019 cm–3.A back-contact solar cell according to one of claims 1 or 2, wherein a doping concentration in the emitter regions ( 5 ) and in the heavily funded base areas ( 7 ) on the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ) is higher than 1 × 10 19 cm -3 . Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei Emitterbereiche (5) und hochdotierte Basisbereiche (7) in Verzahnungsbereichen (25) kammartig miteinander verzahnt sind.A back contact solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein emitter regions ( 5 ) and heavily doped base areas ( 7 ) in gearing areas ( 25 ) are meshed together like a comb. Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) an Emitterbereiche (5) angrenzen, im Wesentlichen derart homogen über die Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1) verteilt ist, dass die gesamte Grenzfläche in Form einzelner kleinerer Teil-Grenzflächen gebildet ist, die gleichmäßig über die gesamte Fläche der Rückkontakt-Solarzelle angeordnet sind.A back-contact solar cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) at emitter areas ( 5 ), substantially homogeneous over the back surface (FIG. 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ) is distributed such that the entire interface is formed in the form of individual smaller sub-interfaces, which are arranged uniformly over the entire surface of the back-contact solar cell. Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) und/oder die Emitterbereiche (5) durch Eindiffusion von Dotanden in das Halbleitersubstrat (1) erzeugt sind.A back-contact solar cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the highly doped base regions ( 7 ) and / or the emitter regions ( 5 ) by diffusion of dopants into the semiconductor substrate ( 1 ) are generated. Rückkontaktsolarzelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) Phosphor-dotiert sind und die Emitterbereiche (5) Bor-dotiert sind.A back contact solar cell according to any one of claims 1 to 6, wherein the highly doped base regions ( 7 ) Are phosphorus-doped and the emitter regions ( 5 ) Are boron-doped. Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle, aufweisend: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats (1), das einen Basis-Halbleitertyp mit einer ersten Dotierungskonzentration aufweist; Ausbilden von Emitterbereichen (5) entlang einer Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die Emitterbereiche (5) einen dem Basis-Halbleitertyp entgegengesetzten Emitter-Halbleitertyp aufweisen; Ausbilden von hochdotierten Basisbereichen (7) entlang der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei die hochdotierten Basisbereiche (7) den Basis-Halbleitertyp und eine zweite Dotierungskonzentration aufweisen, wobei die zweite Dotierungskonzentration größer ist als die erste Dotierungskonzentration; Ausbilden von Emitterkontakten (11) zur elektrischen Kontaktierung der Emitterbereiche (5); Ausbilden von Basiskontakten (13) zur elektrischen Kontaktierung der Basisbereiche (7), wobei die Emitterbereiche (5) und die hochdotierten Basisbereiche (7) derart ausgebildet werden, dass eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) an Emitterbereiche (5) angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1), wobei Emitterbereiche (5) und hochdotierte Basisbereiche (7) derart ausgebildet werden, dass sie in Überlappungsbereichen (19) zumindest teilweise in Ebenen parallel zur Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1) überlappen und dass eine Grenzfläche (21), an der hochdotierte Basisbereiche (7) innerhalb der Überlappungsbereiche (19) an Emitterbereiche (5) angrenzen, größer ist als 5% der Rückseitenoberfläche (3) des Halbleitersubstrates (1).A method for producing a solar cell, comprising: providing a semiconductor substrate ( 1 ) having a basic semiconductor type with a first doping concentration; Forming emitter regions ( 5 ) along a backside surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), the emitter regions ( 5 ) have an emitter semiconductor type opposite to the base semiconductor type; Formation of heavily doped base areas ( 7 ) along the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), whereby the heavily doped basic areas ( 7 ) have the basic semiconductor type and a second doping concentration, the second Doping concentration is greater than the first doping concentration; Forming emitter contacts ( 11 ) for electrically contacting the emitter regions ( 5 ); Forming base contacts ( 13 ) for electrically contacting the base regions ( 7 ), the emitter regions ( 5 ) and the heavily doped base areas ( 7 ) are formed such that an interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) at emitter areas ( 5 ) is greater than 5% of the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ), emitter regions ( 5 ) and heavily doped base areas ( 7 ) are formed in such a way that they overlap in overlapping areas ( 19 ) at least partially in planes parallel to the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ) and that an interface ( 21 ), at the heavily doped base areas ( 7 ) within the overlapping areas ( 19 ) at emitter areas ( 5 ) is greater than 5% of the back surface ( 3 ) of the semiconductor substrate ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 8, wobei zuerst die Emitterbereiche (5) mit einer ersten Tiefe und einer ersten Dotierungskonzentration und dann die hochdotierten Basisbereiche (7) mit einer zweiten Tiefe und einer zweiten Dotierungskonzentration ausgebildet werden, wobei die erste Tiefe größer ist als die zweite Tiefe und wobei die erste Dotierungskonzentration kleiner ist als die zweite Dotierungskonzentration.The method of claim 8, wherein first the emitter regions ( 5 ) with a first depth and a first doping concentration and then the highly doped base regions ( 7 ) having a second depth and a second doping concentration, wherein the first depth is greater than the second depth and wherein the first doping concentration is less than the second doping concentration. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei zuerst die Emitterbereiche (5) mit einer Bor-Dotierung ausgebildet werden und dann die hochdotierten Basisbereiche (7) mit einer Phosphor-Dotierung ausgebildet werden.Method according to one of claims 8 or 9, wherein first the emitter regions ( 5 ) are formed with a boron doping and then the highly doped base regions ( 7 ) are formed with a phosphorus doping.
DE102007059490A 2007-12-11 2007-12-11 Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof Expired - Fee Related DE102007059490B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007059490A DE102007059490B4 (en) 2007-12-11 2007-12-11 Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof
PCT/EP2008/066439 WO2009074468A2 (en) 2007-12-11 2008-11-28 Rear-contact solar cell having an integrated bypass diode function and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007059490A DE102007059490B4 (en) 2007-12-11 2007-12-11 Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007059490A1 DE102007059490A1 (en) 2009-06-18
DE102007059490B4 true DE102007059490B4 (en) 2012-10-25

Family

ID=40679801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007059490A Expired - Fee Related DE102007059490B4 (en) 2007-12-11 2007-12-11 Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102007059490B4 (en)
WO (1) WO2009074468A2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10239845C1 (en) 2002-08-29 2003-12-24 Day4 Energy Inc Electrode for photovoltaic cells, photovoltaic cell and photovoltaic module
AU2008359970A1 (en) 2008-07-28 2010-02-04 Day4 Energy Inc. Crystalline silicon PV cell with selective emitter produced with low temperature precision etch back and passivation process
DE102008043206A1 (en) * 2008-10-27 2010-03-04 Q-Cells Se Solar cell, particularly semiconductor solar cell such as wafer solar cell, has structure with change-over face that is stretched between two areas, where structure is made up of amorphous, multi-crystalline or mono-crystalline silicon
EP2510550A4 (en) * 2009-12-09 2014-12-24 Solexel Inc High-efficiency photovoltaic back-contact solar cell structures and manufacturing methods using three-dimensional semiconductor absorbers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5641362A (en) * 1995-11-22 1997-06-24 Ebara Solar, Inc. Structure and fabrication process for an aluminum alloy junction self-aligned back contact silicon solar cell
DE19525720C2 (en) * 1995-07-14 1998-06-10 Siemens Solar Gmbh Manufacturing process for a solar cell without front-side metallization

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4933022A (en) * 1988-11-14 1990-06-12 Board Of Trustees Of The Leland Stanford Univ. & Electric Power Research Institute Solar cell having interdigitated contacts and internal bypass diodes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19525720C2 (en) * 1995-07-14 1998-06-10 Siemens Solar Gmbh Manufacturing process for a solar cell without front-side metallization
US5641362A (en) * 1995-11-22 1997-06-24 Ebara Solar, Inc. Structure and fabrication process for an aluminum alloy junction self-aligned back contact silicon solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009074468A3 (en) 2010-07-01
WO2009074468A2 (en) 2009-06-18
DE102007059490A1 (en) 2009-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2218107B1 (en) Rear-contact solar cell having elongate, nested emitter and base regions on the rear side and method for producing the same
EP1056137B1 (en) Solar cell with a protection diode and its manufacturing method
WO2010029180A1 (en) Rear contact solar cell with an integrated bypass diode, and method for producing same
EP1421629B1 (en) Solar cell and method for production thereof
EP2223344A2 (en) Rear-contact solar cell having large rear side emitter regions and method for producing the same
EP1745518B1 (en) Solar cell with integrated protective diode
DE102008033632B4 (en) Solar cell and solar cell module
DE102011122252B4 (en) Solar cell and process for its production
DE102009020085A1 (en) Solar cell and solar cell module with the same
DE2246115A1 (en) PHOTOVOLTA CELL WITH FINE METAL CONTACT AND METHOD OF MANUFACTURING
EP2324508A2 (en) Solar cell and solar cell module with one-sided connections
EP2289107B1 (en) Solar cell and method for the production thereof
DE102011000753A1 (en) Solar cell, solar module and method for producing a solar cell
DE112015004246T5 (en) Production of solar cell emitter regions with differentiated type P and type N architectures and using doped diffusion
DE10125036B4 (en) Method for protecting a solar cell
WO2016150878A1 (en) Photovoltaic solar cell
DE102007059490B4 (en) Rear contact solar cell with integrated bypass diode function and manufacturing method thereof
DE102009003467A1 (en) Rear-contacted solar cell
DE102018007387B4 (en) Solar cell and solar cell panel with it
DE102012104289A1 (en) Heterocontact solar cell and process for its preparation
DE102010018548A1 (en) Thin-film solar cell module for use on e.g. roof, has coupling structures provided among cell segments, and separation structures for separating cell segments of cell and assigning separated segments to another solar cell
DE102004053873A1 (en) Process for the preparation of a double-sided light-sensitive solar cell and a photosensitive solar cell on both sides
DE102019129349A1 (en) Photovoltaic element with improved efficiency in the case of shading, and method for producing such a photovoltaic element
WO2009092426A2 (en) Solar cell and method for the production of a solar cell
DE102013203857A1 (en) Photovoltaic cell and method for producing a photovoltaic cell

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final

Effective date: 20130126

R082 Change of representative

Representative=s name: QIP PATENTANWAELTE, DR. KUEHN & PARTNER MBB, DE

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

Effective date: 20140701