DE102008049281A1 - Diffusion device for solar cell production and process for the production of solar cells - Google Patents

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Abstract

Diffusionseinrichtung (1; 28) für die Solarzellenfertigung, aufweisend einen ersten Dotierstoffquellenapplikator (3), mittels welchem eine Dotierstoffquelle auf einem Substrat (7) anordenbar ist, einen in Prozessrichtung (10) nachfolgend angeordneten, von den Substraten (7) durchlaufbaren ersten Durchlaufofen (12), mittels welchem Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle (5) in das Substrat (7) eindiffundierbar ist, einen in Prozessrichtung (10) nach dem ersten Durchlaufofen (12) angeordneten zweiten Durchlaufofen (14; 44), welcher dazu eingerichtet ist, eine Oberflächen passivierende Schicht auf den Substraten (7) auszubilden, während diese den zweiten Durchlaufofen (14; 44) durchlaufen, und eine zwischen dem ersten (12) und dem zweiten Durchlaufofen (14; 44) angeordnete Ätzvorrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, während des Durchlaufens des ersten Durchlaufofens (12) an der Oberflgstens teilweise zu entfernen, sowie Verfahren zur Herstellung von Solarzellen (60).A diffusion device (1; 28) for solar cell production, comprising a first dopant source applicator (3) by means of which a dopant source can be arranged on a substrate (7), a first continuous furnace (hereinafter) arranged in the process direction (10) and traversable by the substrates (7) ( 12), by means of which dopant from the dopant source (5) in the substrate (7) diffused, in the process direction (10) after the first continuous furnace (12) arranged second continuous furnace (14; 44), which is adapted to a surface forming a passivating layer on the substrates (7) as they pass through the second continuous furnace (14; 44), and an etching device (16) disposed between the first (12) and second continuous furnaces (14; 44); during the passage of the first continuous furnace (12) at the Oberfgstens partially remove, and method for producing solar cells (60).

Description

Die Erfindung betrifft eine Diffusionseinrichtung für die Solarzellenfertigung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung von Solarzellen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.The The invention relates to a diffusion device for solar cell production according to the preamble of claim 1 and a Process for the production of solar cells according to the The preamble of claim 14.

Den Ausgangspunkt für die industrielle Fertigung von Solarzellen bilden derzeit üblicherweise Solarzellensubstrate, welche nachfolgend kurz als Substrate bezeichnet werden. Als Substrate kommen dabei überwiegend Siliziumscheiben zum Einsatz. Um aus Substraten Solarzellen zu fertigen, wird in der Regel ein Dotierstoff in die Substrate eindiffundiert. Hierzu werden die Substrate in einem Ofen erhitzt, im Falle von Silizium beispielsweise auf Temperaturen von wenigen 100 bis über 1000°C. Zu diesem Zweck werden die Substrate häufig chargenweise in geeigneten Diffusionsöfen, beispielsweise Röhrendiffusionsöfen, angeordnet und die Diffusion unter Verwendung geeigneter Prozessgase und zeitlichen Temperaturabfolgen durchgeführt.The Starting point for the industrial production of solar cells currently form usually solar cell substrates, which hereinafter referred to as substrates for short. As substrates For the most part, silicon wafers are used. Around Producing solar cells from substrates usually becomes a dopant diffused into the substrates. For this, the substrates are in heated to an oven, in the case of silicon, for example, to temperatures from a few hundred to over 1000 ° C. To this end The substrates are often batchwise in suitable Diffusion furnaces, for example tube diffusion furnaces, arranged and the diffusion using suitable process gases and temporal temperature sequences.

Um eine kosteneffiziente Solarzellenfertigung zu erreichen, werden weitgehend automatisierte Fertigungslinien angestrebt, was häufig als Inline-Fertigung bezeichnet wird. In solch eine weitgehend automatisierte Linienfertigung lassen sich die oben beschriebenen, chargenweise betriebenen Diffusionsöfen nur schwerlich integrieren. In letzter Zeit werden bei der industriellen Fertigung von Solarzellen daher Durchlauföfen eingesetzt. Diese lassen sich sehr einfach in automatisierte Fertigungslinien einbinden und ermöglichen die in der industriellen Fertigung geforderten hohen Durchsätze. Weiterhin kann die Diffusion verglichen mit den oben beschriebenen Rohröfen in kurzen Diffusionszeiten erfolgen. Die Nutzung dieser kurzen Diffusionszeiten hat jedoch zur Folge, dass bestimmte Dotierungsprofile praktisch nicht hergestellt werden können. Insbesondere tief eingetriebene Emitter, die Solarzellen mit hohen. Wirkungsgraden ermöglichen, sind der industriellen Fertigung bei Verwendung von Durchlauföfen mit kurzen Diffusionszeiten nicht zugänglich. Die gefertigten Solarzellen weisen somit einen verringerten Wirkungsgrad im Vergleich zu konventionell diffundierten Solarzellen auf.Around to achieve cost-efficient solar cell production largely automated production lines sought, which is often is referred to as inline production. In such a largely automated Line production can be described above, batchwise difficult to integrate operated diffusion furnaces. Recently, in the industrial production of solar cells therefore continuous ovens used. These can be very easy to integrate and enable in automated production lines the high throughput required in industrial production. Furthermore, the diffusion can be compared with those described above Tube furnaces are made in short diffusion times. The use However, this short diffusion times has the consequence that certain Doping profiles can not be practically produced. In particular, deeply driven emitters, the solar cells with high. Enabling efficiencies are the industrial manufacturing when using continuous ovens with short diffusion times inaccessible. The manufactured solar cells thus have a reduced efficiency compared to conventionally diffused Solar cells on.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Diffusionseinrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei Verwendung von Durchlauföfen für die Diffusion aufwandsgünstig eine Wirkungsgradverbesserung bei den Solarzellen ermöglicht.Of the The invention is therefore based on the object, a diffusion device available when using continuous furnaces Efficiency improvement for the expense of low cost enabled by the solar cells.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Diffusionseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.These Task is solved by a diffusion device with the features of claim 1.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mittels welchem unter Verwendung von Durchlauföfen für die Diffusion Solarzellen mit erhöhtem Wirkungsgrad gefertigt werden können.Farther the invention has the object, a method available by means of which using furnaces for The diffusion produced solar cells with increased efficiency can be.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14.These Task is solved by a method with the features of claim 14.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Unteransprüche.advantageous Further developments are each the subject of dependent claims.

Die erfindungsgemäße Diffusionseinrichtung für die Solarzellenfertigung weist einen ersten Dotierstoffquellenapplikator auf, mittels welchem eine Dotierstoffquelle auf einem Substrat anordenbar ist, sowie einen in Prozessrichtung nachfolgend angeordneten, von den Substraten durchlaufbaren ersten Durchlaufofen, mittels welchem Dotierstoff aus der Dotierstoffquel le in das Substrat eindiffundierbar ist. In Prozessrichtung ist nach dem ersten Durchlaufofen ein zweiter Durchlaufofen angeordnet, welcher dazu eingerichtet ist, eine Oberfläche passivierende Schicht auf den Substraten auszubilden, während diese den zweiten Durchlaufofen durchlaufen. Zwischen dem ersten und dem zweiten Durchlaufofen ist weiterhin eine Ätzvorrichtung angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, Schichten, welche während des Durchlaufens des ersten Durchlaufofens an der Oberfläche der Substrate ausgebildet wurden, wenigstens teilweise zu entfernen.The Diffusion device according to the invention for the solar cell fabrication has a first dopant source applicator on, by means of which a dopant source can be arranged on a substrate is, as well as a downstream arranged in the process of the substrates passable first continuous furnace, by means of which Dopant from the Dotierstoffquel le diffused into the substrate is. In the process direction is after the first continuous furnace, a second Continuous furnace arranged, which is adapted to a surface passivating layer to form on the substrates while these go through the second continuous furnace. Between the first and the Second continuous furnace is also an etching device arranged, which is adapted to layers, which during passing through the first continuous furnace at the surface the substrates have been formed to at least partially remove.

Das zumindest teilweise Entfernen dieser Schichten ist erforderlich, da diese anderenfalls die Ausbildung der oberflächenpassivierenden Schicht in dem zweiten Durchlaufofen behindern können. Bei den in der industriellen Solarzellenfertigung am häufigsten eingesetzten Siliziumsubstraten werden beispielsweise während der Diffusion in dem ersten Durchlaufofen Silikatgläser an der Substratoberfläche gebildet, insbesondere Phosphor- oder Borsilikatgläser, welche die Ausbildung einer oberflächenpassivierenden Schicht auf den Substraten behindern, werden sie nicht vor Eintritt in den zweiten Durchlaufofen entfernt. Die oberflächenpassivierende Schicht könnte in diesem Fall beispielsweise als Siliziumoxidschicht ausgeführt sein.The at least partially removing these layers is required otherwise these are the formation of the surface passivating Can hinder layer in the second continuous furnace. The most common in industrial solar cell production used silicon substrates are, for example, during the diffusion in the first continuous furnace silicate glasses formed on the substrate surface, in particular phosphorus or borosilicate glasses which form a surface passivating Hinder layer on the substrates, they are not before entry removed in the second continuous furnace. The surface passivating Layer could in this case, for example, as a silicon oxide layer be executed.

Durch die Passivierung der Oberflächen der Substrate wird eine oberflächennahe Rekombination generierter Ladungsträger verringert. Wird die erfindungsgemäße Diffusionseinrichtung für eine Emitterdiffusion eingesetzt, bewirkt die Passivierung der Oberfläche eine so genannte Emitterpassivierung, welche sich als besonders geeignet zur Reduktion der Rekombination und somit zur Wirkungsgradsteigerung der gefertigten Solarzellen erwiesen hat.By the passivation of the surfaces of the substrates becomes a near-surface recombination of generated charge carriers reduced. Will the diffusion device according to the invention used for emitter diffusion causes the passivation the surface of a so-called emitter passivation, which especially suitable for the reduction of recombination and thus proved to increase the efficiency of the manufactured solar cells Has.

Vorteilhafterweise besteht zudem die Möglichkeit, Dotierstoff, welcher in dem ersten Durchlaufofen in das Substrat eindiffundiert wurde, während des Durchlaufens des zweiten Durchlaufofens tiefer in das Substrat einzutreiben. Aus Laborversuchen ist bekannt, dass derartige tief eingetriebene Emitter die Herstellung von Solarzellen mit besonders hohen Wirkungsgraden ermöglichen. Dies beruht auf einer effizienteren Einsammlung generierter Ladungsträger. Infolgedessen werden entsprechend ausgebildete Emitterprofile häufig als Hochleistungsemitter bezeichnet. Gerade beim Einsatz derartiger Hochleistungsemitter, welche für sich bereits eine Wirkungsgradsteigerung ermöglichen, wirkt sich die Passivierung der Oberfläche der Substrate und die damit verbundene Reduktion der Ladungsträgerrekombination besonders vorteilhaft aus. Das Passivieren der Substratoberflächen in dem zweiten Durchlaufofen in Verbindung mit einem tieferen Eintreiben des Dotierstoffes während des Durchlaufens des zweiten Durchlaufofens ermöglicht somit eine besonders große Wirkungsgradsteigerung und infolgedessen eine effiziente Ausnutzung des apparativen Mehraufwandes.Advantageously, there is also the possibility of dopant which has been diffused into the substrate in the first continuous furnace during the passage of the second continuous furnace to drive deeper into the substrate. From laboratory experiments it is known that such deeply driven emitters enable the production of solar cells with particularly high efficiencies. This is based on a more efficient collection of generated charge carriers. As a result, appropriately trained emitter profiles are often referred to as high power emitters. Especially when using such high-performance emitter, which already allow an increase in efficiency, the passivation of the surface of the substrates and the associated reduction of the charge carrier recombination has a particularly advantageous effect. The passivation of the substrate surfaces in the second continuous furnace in conjunction with a deeper driving of the dopant during the passage of the second continuous furnace thus allows a particularly large increase in efficiency and consequently an efficient utilization of the additional equipment.

Wie bereits erwähnt, finden in der industriellen Solarzellenfertigung derzeit überwiegend Siliziumsubstrate Verwendung. Als Dotierstoffe kommen dabei meist Phosphor- oder Borverbindungen zum Einsatz. Eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht daher vor, dass die Ätzvorrichtung dazu eingerichtet ist, in dem ersten Durchlaufofen an der Oberfläche der Substrate ausgebildete Phosphor- oder Borsilikatglasschichten wenigstens teilweise zu entfernen.As already mentioned, found in industrial solar cell production currently predominantly silicon substrates use. As dopants usually phosphorus or boron compounds are used. A preferred embodiment variant of the invention therefore provides that the etching device is arranged to be in the first Continuous furnace formed on the surface of the substrates At least partially remove phosphorus or borosilicate glass layers.

Um oberflächenpassivierende Schichten auf den Substraten auszubilden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Innern des zweiten Durchlaufofens eine Prozessgasatmosphäre auszubilden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass in dem zweiten Durchlaufofen eine solche Prozessgasatmosphäre, vorzugsweise eine Sauerstoffatmosphäre, ausbildbar ist.Around to form surface passivating layers on the substrates, It has proved to be advantageous in the interior of the second continuous furnace a Form process gas atmosphere. A further education of The invention therefore provides that in the second continuous furnace Such process gas atmosphere, preferably an oxygen atmosphere, can be formed is.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung sieht zwischen der Ätzvorrichtung und dem zweiten Durchlaufofen einen zweiten Dotierstoffquellenapplikator vor, mittels welchem wenigstens eine weitere Dotierstoffquelle lokal auf den Substraten anordenbar ist. Mit einem solchen zweiten Dotierstoffquellenapplikator können weitere Dotierstoffquellen auf die Substrate aufgebracht werden, welche beispielsweise einen höheren Dotierstoffgehalt aufweisen als die mit dem ersten Dotierstoffquellenapplikator aufgebrachte Dotierstoffquelle. Bevorzugt ist der zweite Durchlaufofen derart ausgebildet, dass während des Durchlaufens des zweiten Durchlaufofens Dotierstoff aus der wenigstens einen weiteren Dotierstoffquelle in das Substrat eindiffundierbar ist. Infolgedessen wird während des Durchlaufens des zweiten Durchlaufofens unter der weiteren Dotierstoffquelle lokal besonders viel Dotierstoff in das Substrat eingetragen, sodass dort lokal eine besonders starke Dotierung vorliegt. Auf diese Weise lassen sich zweistufige Dotierungen, insbesondere zweistufige Emitter oder zweistufige Rückseitenfelder, komfortabel ausbilden. Solche zweistufigen Dotierungen wirken sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad der gefertigten Solarzellen aus und sind beispielsweise detaillierter beschrieben in der Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2008 017 467 .An advantageous embodiment of the diffusion device according to the invention provides a second dopant source applicator between the etching device and the second continuous furnace, by means of which at least one further dopant source can be arranged locally on the substrates. With such a second dopant source applicator further dopant sources can be applied to the substrates, which, for example, have a higher dopant content than the dopant source applied with the first dopant source applicator. The second continuous furnace is preferably designed in such a way that, during the passage through the second continuous furnace, dopant from the at least one further dopant source can diffuse into the substrate. As a result, during the passage of the second continuous furnace under the further dopant source, a particularly large amount of dopant is locally introduced into the substrate, so that there is a particularly strong local doping there. In this way, two-stage doping, in particular two-stage emitter or two-stage back surface fields, can be formed conveniently. Such two-stage doping have an advantageous effect on the efficiency of the manufactured solar cells and are described in more detail in the example German patent application with the file number 10 2008 017 467 ,

Zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung ist es nicht zwingend erforderlich, dass die starke Dotierung aus der weiteren Dotierstoffquelle heraus erfolgt. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass die erste Dotierstoffquelle einen erhöhten Gehalt an Dotierstoff aufweist und diese nur lokal auf das Substrat aufgebracht wird. Im Gegenzug weist die weitere Dotierstoffquelle einen geringeren Dotierstoffgehalt auf und wird an denjenigen Stellen auf das Substrat aufgebracht, an welchen nicht bereits eine erste Dotierstoffquelle vorgesehen ist. Im Ergebnis erhält man wiederum eine zweistufige Dotierung, wobei die stark dotierten Bereiche in diesem Falle auf die erste Dotierstoffquelle zurückgehen. Bevorzugt wird jedoch die erste Dotierstoffquelle einen geringeren Dotierstoffgehalt aufweisen und ganzflächig auf eine oder mehrere Seitenflächen der Substrate aufgebracht werden, da dies geringere Anforderungen an die Ausrichtung der Substrate in den Dotierstoffquellenapplikatoren stellt.to Training a two-stage doping is not mandatory, that the heavy doping out of the further dopant source out he follows. In principle, it is also conceivable that the first dopant source has an increased content of dopant and this is applied only locally to the substrate. In return, the more dopant source to a lower dopant content and applied to the substrate at those locations which is not already provided a first dopant source. The result is again a two-stage doping, the heavily doped regions in this case being the first Go back dopant source. However, the preferred first dopant source have a lower dopant content and over the entire surface on one or more side surfaces the substrates are applied, as this is less demanding to the orientation of the substrates in the dopant source applicators provides.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung weist wenigstens ein Durchlaufofen ein Transportsystem für die Substrate auf, bei welchem stets im Wesentlichen dieselben Teile des Transportsystems im Inneren des wenigstens einen Durchlaufofens verbleiben. Derartig ausgestaltete Durchlauföfen sind als besonders energieeffizient bekannt, da nicht fortwährend Teile des Transportsystems mit einer relevanten thermischen Masse in die Heizzonen des Durchlaufofens eintreten, während andere, heiße Teile des Transportsystems die Heizzone verlassen, wie es beispielsweise bei Gürtelöfen der Fall ist. Durchlauföfen mit einem Transportsystem, bei welchem im Wesentlichen dieselben Teile des Transportsystems im Inneren des Durchlaufofens verbleiben, erlauben daher eine genauere und stabilere Temperaturführung sowie eine verkürzte Bauweise. Die Transportsysteme der angestrebten Art haben zudem den Vorteil, dass die Gefahr des Verunreinigungseintrages in den Durchlaufofen verringert ist, welche sich schädlich auf den Wirkungsgrad der Solarzellen auswirken können. Als Transportsysteme der angestrebten Art kommen beispielsweise Luftkissentransportsysteme in Frage, welche beispielhaft in DE 198 57 142 A1 beschrieben sind.In an advantageous embodiment variant of the invention, at least one continuous furnace to a transport system for the substrates, in which always remain substantially the same parts of the transport system inside the at least one continuous furnace. Such configured furnaces are known to be particularly energy efficient, since not continuously enter parts of the transport system with a relevant thermal mass in the heating zones of the continuous furnace, while leaving other hot parts of the transport system from the heating zone, as is the case for belt furnaces. Continuous furnaces with a transport system, in which substantially the same parts of the transport system remain inside the continuous furnace, therefore allow a more accurate and stable temperature control and a shortened design. The transport systems of the desired type also have the advantage that the risk of contamination entry is reduced in the continuous furnace, which can have a detrimental effect on the efficiency of the solar cell. As transport systems of the desired type are, for example, air cushion transport systems in question, which exemplifies in DE 198 57 142 A1 are described.

Da die bei Luftkissentransportsystemen zwingendermaßen vorhandenen Gaseinströmungen in den Durchlaufofen die Prozessgasatmosphären stören können, sieht eine bevorzugte Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung Transportssysteme vor, welche nach dem Hubbalkenprinzip ausgestaltet sind. Besonders bevorzugt wird aufgrund seiner geringen thermischen Masse ein Hubschnursystem eingesetzt. Durchlauföfen mit solch einem Hubschnursystem werden üblicherweise auch als Hubschnuröfen bezeichnet. Eine ausführliche Beschreibung des Hubbalkenprinzips wie auch des Hubschnursystems bzw. der Hubschnuröfen findet sich beispielsweise in DE 100 59 777 A1 .Since the gas inflows which are necessarily present in air-cushion transport systems in the continuous furnace, the process gas atmospheres can interfere with a preferred embodiment variant of the diffusion device according to the invention before transport systems, which are designed according to the Hubbalkenprinzip. Due to its low thermal mass, a lifting cord system is particularly preferably used. Continuous ovens with such a Hubschnursystem are commonly referred to as Hubschnuröfen. A detailed description of the Hubbalkenprinzips as well as the Hubschnursystems or Hubschnuröfen found for example in DE 100 59 777 A1 ,

Aufgrund der beschriebenen Vorteile derartiger Transportsysteme, d. h. verringerter Verunreinigungseintrag und effiziente Energieausnutzung sowie bessere Temperatursteuerbarkeit sowie -stabilität, kommen Transportsysteme nach dem Hubbalkenprinzip und vor allen Dingen Hubschnuröfen vermehrt zum Einsatz. Gerade bei diesen Durchlauföfen wirkt sich die Erfindung besonders vorteilhaft aus. Denn aufgrund des Hubbalkenprinzips ist die Länge derartiger Durchlauföfen beschränkt. Dies ist für die Eindiffusion von Dotierstoff kein grundsätzliches Problem, da aufgrund der insbesondere bei den Hubschnuröfen verringerten thermischen Masse der Diffusionsprozess besonders schnell erfolgen kann. Eine derartige besonders schnelle Prozessierung wird häufig als Rapid-Thermal-Processing oder kurz RTP bezeichnet. Allerdings verstärkt sich bei dieser besonders schnellen Prozessierung das Problem, dass während der kurzen Diffusionszeiten tief eingetriebene Emitter praktisch nicht hergestellt werden können. Zur Erzielung eines geeigneten Emitterprofils werden daher angesichts der beschränkten Baulänge wenigstens zwei hintereinander angeordnete Hubschnuröfen benötigt. Gegenüber solch einer Fertigungslinie besteht der Mehraufwand der erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung jedoch lediglich in einer vergleichsweise aufwandsgünstigen Ätzvor richtung. Ein zweiter Durchlaufofen hingegen ist in Form des zweiten Hubschnurofens ohnehin vorhanden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht daher den Nachteil der limitierten Diffusionszeit eines Hubschnurofens in einen erheblichen Vorteil zu verkehren, da mit einem geringen apparativen Mehraufwand Solarzellen mit einem passivierten Hochleistungsemitter gefertigt werden können. Die Fertigung kann zudem in einer Linienfertigung erfolgen, d. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einen so genannten Inline-Prozess ohne Weiteres integrierbar.by virtue of the described advantages of such transport systems, d. H. reduced Pollution input and efficient energy utilization as well as better Temperature controllability and stability, transport systems come according to the walking beam principle and above all lifting cord ovens increasingly used. Especially in these furnaces acts The invention is particularly advantageous. Because of the Walking beam principle is the length of such continuous furnaces limited. This is for the indiffusion of Dotierstoff no fundamental problem, because of the especially in the Hubschnuröfen reduced thermal Mass of the diffusion process can be done very quickly. A Such very fast processing is common referred to as rapid thermal processing or RTP for short. Indeed intensifies with this particularly fast processing the problem is that deep during the short diffusion times driven emitter can not be practically produced. To achieve a suitable emitter profile are therefore given the limited length at least two consecutively arranged Hubschnuröfen needed. Across from such a production line is the overhead of the invention Diffusion device, however, only in a comparative low-cost Ätzvor direction. A second Continuous furnace, however, is in the form of the second Hubschnurofens anyway available. The device according to the invention therefore makes possible the disadvantage of the limited diffusion time of a Hubschnurofens to turn into a considerable advantage, since with a small amount additional equipment required solar cells with a passivated high-performance emitter can be made. The production can also be in one Line production, d. H. the invention Device is in a so-called inline process readily integrated.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Substrate den Diffusionsquellenapplikatoren, Diffusionsöfen und der Ätzvorrichtung automatisch mittels Transportvorrichtungen, vorzugsweise Transportbändern zuführbar. Dies ermöglicht eine vollautomatische Prozessführung. Zudem ist die Diffusionseinrichtung besonders bevorzugt kontinuierlich betreibbar ausgeführt.at an advantageous embodiment variant of the invention Device are the substrates the diffusion source applicators, Diffusion ovens and the etching device automatically by means of transport devices, preferably conveyor belts fed. This allows a fully automatic Litigation. In addition, the diffusion device is special preferably carried out continuously operable.

Solarzellenfertigungseinrichtungen mit einer erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung profitieren von den Vorteilen der Erfindung. Eine solche Solarzellenfertigungseinrichtung ist vorzugsweise als automatisierte Fließbandfertigung ausgestaltet.Solar cell production facilities with a diffusion device according to the invention benefit from the advantages of the invention. Such a solar cell manufacturing facility is preferably as automated assembly line production designed.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Solarzellen sieht vor, dass eine Dotierstoffquelle auf einem Substrat angeordnet wird, Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle in einem ersten Durchlaufofen in das Substrat eindiffundiert wird, während der Eindiffusion des Dotierstoffs aus der Dotierstoffquelle an einer Oberfläche des Substrats ausgebildete Schichten wenigstens teilweise entfernt werden und auf den Substraten eine Oberflächen passivierende Schicht ausgebildet wird. Die oberflächenpassivierende Schicht wird dabei nach dem wenigstens teilweisen Entfernen der an der Oberfläche des Sub strats ausgebildeten Schichten in einem zweiten Durchlaufofen ausgebildet.The inventive method for the preparation of Solar cells provides that a dopant source on a substrate is arranged, dopant from the dopant source in one first continuous furnace is diffused into the substrate while the diffusion of the dopant from the dopant source at a At least surface of the substrate formed layers be partially removed and passivated on the substrates a surfaces Layer is formed. The surface passivating Layer is doing after the at least partial removal of the formed on the surface of the sub strate layers formed in a second continuous furnace.

Auf diese Weise kann die Rekombination generierter Ladungsträger in den fertigten Solarzellen verringert und damit der Wirkungsgrad erhöht werden, wobei das Verfahren problemlos in einer Linienfertigung integriert werden kann.On this way, the recombination of generated charge carriers reduced in the manufactured solar cells and thus the efficiency be increased, the process easily in one Line production can be integrated.

Vorteilhafterweise wird mit dem Verfahren ein Emitter oder ein Rückseitenfeld einer Solarzelle ausgebildet.advantageously, becomes an emitter or a backside field with the method a solar cell formed.

Wie oben dargelegt wurde, werden derzeit überwiegend Siliziumsubstrate für die Fertigung von Solarzellen verwendet, wobei Phosphor oder Bor als Dotierstoffe eingesetzt werden. Eine Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht daher vor, dass eine während der Eindiffusion des Dotierstoffs aus der Dotierstoffquelle an der Oberfläche des Substrats ausgebildete Phosphor- oder Borsilikatglasschicht wenigstens teilweise entfernt wird. Anderenfalls könnte die Oberflächen passivierende Schicht ihre passivierende Wirkung nicht oder nur in verringertem Umfang entfalten.As As discussed above, currently silicon substrates are predominantly used used for the manufacture of solar cells, with phosphorus or boron can be used as dopants. A design variant The invention therefore provides that one during the diffusion the dopant from the dopant source at the surface formed of the substrate phosphorus or borosilicate glass layer at least partially removed. Otherwise, the Surface passivating layer its passivating effect not or only to a lesser extent unfold.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der in dem ersten Durchlaufofen in das Substrat eindiffundierte Dotierstoff im zweiten Durchlaufofen tiefer in das Substrat eingetrieben wird. Auf diese Weise kann zusätzlich zur Passivierung der Oberfläche des Substrats ein Hochleistungsemitter ausgebildet werden, welcher seinerseits eine Wirkungsgradsteigerung bewirkt. Im Zusammenwirken mit der Oberflächenpassivierung kann auf diese Weise aufwandsgünstig eine starke Wirkungsgradsteigerung erzielt werden.A preferred embodiment of the invention Procedure provides that in the first continuous furnace in the Substrate diffused dopant deeper in the second continuous furnace is driven into the substrate. This way, in addition to passivate the surface of the substrate a high power emitter be formed, which in turn an increase in efficiency causes. In cooperation with the surface passivation can in this way cost effective a strong increase in efficiency be achieved.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach dem wenigstens teilweisen Entfernen der an der Ober fläche des Substrats ausgebildeten Schichten zumindest eine weitere Dotierstoffquelle lokal auf das Substrat aufgebracht wird, aus welcher im zweiten Durchlaufofen Dotierstoff in das Substrat eindiffundiert wird. Auf diese Weise lässt sich, wie bereits in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargelegt wurde, eine zweistufige Dotierung realisieren. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht daher vor, dass ein zweistufiger Emitter oder ein zweistufiges Rückseitenfeld ausgebildet wird. Dies ermöglicht wie bereits oben erörtert, eine effizientere Einsammlung generierter Ladungsträger sowie eine weitere Reduktion der Ladungsträgerrekombination. Bezüglich weiterer Details betreffend zweistufige Dotierungen bzw. zweistufige Emitter oder zweistufige Rückseitenfelder wird auf die Ausführungen in der Deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2008 017 647 verwiesen.A development of the method according to the invention provides that after the at least part To remove the formed on the upper surface of the substrate layers at least one further dopant source is applied locally to the substrate, from which dopant is diffused into the substrate in the second continuous furnace. In this way, as already explained in connection with the device according to the invention, a two-stage doping can be realized. A particularly preferred embodiment variant of the invention therefore provides that a two-stage emitter or a two-stage rear field is formed. As already discussed above, this allows a more efficient collection of generated charge carriers as well as a further reduction of charge carrier recombination. For further details concerning two-stage doping or two-stage emitter or two-stage back side fields is the statements in the German patent application with the file number DE 10 2008 017 647 directed.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung werden die Substrate in wenigstens einem Durchlaufofen, vorzugsweise in beiden Durchlauföfen, mittels eines Transportsystems befördert, bei welchem stets im Wesentlichen dieselben Teile des Transportsystems im Inneren des wenigstens einen Durchlaufofens verbleiben. Dies bringt die oben diskutierten Vorteile einer effizienten Energieausnutzung, und einer verringerten Gefahr des Verunreinigungseintrags, welche sich negativ auf den Wirkungsgrad gefertigter Solarzellen auswirkt, mit sich. Wie bereits dargelegt wurde, könnte ein solches Transportsystem nach dem Hubbalkenprinzip arbeiten.at A preferred embodiment variant of the invention are the Substrates in at least one continuous furnace, preferably in both continuous furnaces, transported by means of a transport system in which always essentially the same parts of the transport system inside the at least one continuous furnace remain. This brings up the top discussed benefits of efficient energy use, and one reduced risk of contamination entry, which is negative on the efficiency of solar cells produced, with itself. As already stated, such a transport system could work according to the walking beam principle.

Ein Beispiel hierfür stellt das Hubschnursystem dar, welches in Hubschnuröfen verwendet wird und mit welchem die Substrate besonders bevorzugt transportiert werden. In Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde bereits dargelegt, dass derartige Hubschnursysteme eine geringe thermische Masse aufweisen und daher für RTP-Prozesse besonders geeignet sind. Die resultierenden sehr kurzen Diffusionszeiten und die Folge daraus, dass zwei Hubschnuröfen zur Ausbildung eines geeigneten Emitterprofils erforderlich sind, führen dazu, dass das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft in Verbindung mit Hubschnuröfen eingesetzt werden kann, da in diesem Fall Solarzellen mit erhöhtem Wirkungsgrad mit besonders geringem Mehraufwand hergestellt werden können. Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Substrate daher in wenigstens einem Durchlaufofen mittels eines Hubschnursystems transportiert.One An example of this is the Hubschnursystem, which used in Hubschnuröfen and with which the substrates be transported particularly preferred. In conjunction with the Device according to the invention has already been stated that Such Hubschnursysteme have a low thermal mass and therefore are particularly suitable for RTP processes. The resulting very short diffusion times and the consequent that two Hubschnuröfen to form a suitable Emitter profiles are required to cause the inventive method particularly advantageous can be used in conjunction with lifting cord ovens, because in this case solar cells with increased efficiency can be produced with very little extra effort. In a particularly preferred embodiment variant of the invention Process, the substrates are therefore in at least one continuous furnace transported by means of a Hubschnursystems.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren wie auch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden vorteilhaft zur Ausbildung eines Emitters oder eines Rückseitenfeldes einer Solarzelle eingesetzt. Besonders vorteilhaft können die erfindungsgemäße Vorrichtung wie auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Solarzellen mit einem zweistufigen Emitter oder einem zweistufigen Rückseitenfeld verwendet werden.The Device according to the invention is to carry out the method according to the invention suitable. The inventive method as well as the invention Device become advantageous for the formation of an emitter or a back panel of a solar cell used. Especially Advantageously, the inventive Device as well as the inventive method for Production of solar cells with a two-stage emitter or a two-stage back panel can be used.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckmäßig, sind darin gleich wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:in the Below, the invention will be explained in more detail with reference to figures. As far as appropriate, are the same acting in it Elements provided with the same reference numerals. Show it:

1 Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung. 1 A first embodiment of a device according to the invention in a schematic representation.

2 Schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches für die Ausbildung zweistufiger Dotierungen geeignet ist. 2 Schematic representation of a second embodiment of the invention, which is suitable for the formation of two-stage dopants.

3 Solarzelle mit einem zweistufigen Emitter und einem zweistufigen Rückseitenfeld gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung. 3 Solar cell with a two-stage emitter and a two-stage back panel according to the prior art in a schematic representation.

4 Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 Schematic representation of an embodiment of a method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung 1 für die Solarzellenfertigung. Hierin ist ein erster Dotierstoffquellenapplikator 3 vorgesehen, mittels welchem eine Dotierstoffquelle 5 auf ein Substrat 7 aufsprühbar ist. Der erste wie auch alle übrigen Dotierstoffquellenapplikatoren können jedoch grundsätzlich auch nach anderen Auftragprinzipien arbeiten, beispielsweise kann die Dotierstoffquelle 5 aufgerollt oder in einer an sich bekannten Weise aufgedruckt werden. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a diffusion device according to the invention 1 for solar cell production. Herein is a first dopant source applicator 3 provided by means of which a dopant source 5 on a substrate 7 is sprayable. However, the first as well as all other Dotierstoffquellenapplikatoren can basically work on other mission principles, for example, the dopant source 5 rolled up or printed in a manner known per se.

In Prozessrichtung 10 nachfolgend ist ein erster Hubschnurofen 12 vorgesehen, in welchem die Substrate mittels Hubschnüren 13a, 13b transportiert werden. Zu jeder der dargestellten Hubschnüre 13a, 13b ist für gewöhnlich eine weitere Hubschnur vorgesehen, welche simultan zu der zugehörigen Hubschnur bewegt wird. Infolge ergibt sich jeweils ein Paar von Hubschnüren welches die Substrate verkippungsstabil zu transportieren vermag. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in der Darstellung der 1 jedoch nur zwei Hubschnüre 13a, 13b wiedergegeben, welche versetzt zueinander bewegt werden.In the process direction 10 Below is a first Hubschnurofen 12 provided in which the substrates by means of lifting cords 13a . 13b be transported. To each of the illustrated lifting cords 13a . 13b is usually provided another Hubschnur which is moved simultaneously to the associated Hubschnur. As a result, each results in a pair of Hubschnüren which is able to transport the substrates tipping stable. For better clarity, in the presentation of the 1 but only two lifting cords 13a . 13b reproduced, which are offset from each other to move.

Wie an der schematischen Darstellung des ersten Hubschnurofens 12 erkennbar ist, verbleiben stets im Wesentlichen dieselben Teile des durch die Hubschnüre 13a, 13b gebildeten Transportssystems im Inneren des Durchlaufofens 12. Zwar werden durch die Bewegung der Hubschnüre kurze Abschnitte der Hubschnüre 13a, 13b, welche sich zeitweise im Innern des Durchlaufofens 12 befinden aus diesem herausgeführt, bzw. bei der Umkehrbewegung in den Durchlaufofen hineingeführt. Diese Abschnitte sind jedoch verglichen mit der Gesamtlänge der Hubschnüre 13a, 13b kurz und beeinträchtigen die thermischen Bedingungen im Innern des Durchlaufofens nur sehr gering. Zudem bewirken sie einen Verunreinigungseintrag allenfalls in den Randzonen des Hubschnurofens 12, der weiterhin gering ausfällt aufgrund der Kürze der aus dem Hubschnurofen heraus bzw. in ihn hinein bewegten Abschnitte der Hubschnüre 13a, 13b.As in the schematic representation of the first Hubschnurofens 12 is recognizable, always remain essentially the same parts of the lifting cords 13a . 13b formed transport system inside the continuous furnace 12 , Be true by the movement of the lifting cords short sections of the lifting cords 13a . 13b , which are temporarily inside the continuous furnace 12 are led out of this, or guided in the reversing movement in the continuous furnace. However, these sections are compared to the total length of the lift cords 13a . 13b short and affect the thermal conditions inside the continuous furnace only very slightly. In addition, they cause an impurity entry at best in the edge zones of Hubschnurofens 12 which continues to be low due to the shortness of the sections of the lift cords moving out of and / or into the lift cord furnace 13a . 13b ,

Die Substrate 7 werden im Ausführungsbeispiel der 1 mittels eines Transportbandes 24a automatisch von dem ersten Dotierstoffquellenapplikator 3 dem ersten Hubschnurofen 12 zugeführt. An dessen Ausgang werden sie von den Hubschnüren 13a, 13b an ein weiteres Transportband 24b übergeben, welche sie weiter einer Ätzvorrichtung 16 zuführt.The substrates 7 be in the embodiment of 1 by means of a conveyor belt 24a automatically from the first dopant source applicator 3 the first lifting cord furnace 12 fed. At the exit they are from the lifting cords 13a . 13b to another conveyor belt 24b Pass them on to an etching device 16 supplies.

Diese Ätzvorrichtung 16 ist in 1 schematisch dargestellt durch einen Behälter 17 mit darin angeordnetem Ätzmedium 18, beispielsweise einer Ätzlösung. Im dargestellten Fall werden die Substrate in dem Ätzmedium 18 mittels eines ätzmedienresistenten Transportbandes 24c transportiert. Von dort gelangen sie auf ein weiteres Transportband 24d, welches die geätzten Substrate 7 dem Hubschnurofen 14 zuführt. Das Ätzmedium 18 ist dabei derart gewählt, dass die im ersten Hubschnurofen an der Substratoberfläche gebildeten Schichten 11 zumindest teilweise abgeätzt werden. Bei diesen Schichten kann es sich, eine beispielhafte Verwendung von Siliziumsubstraten 7 vorausgesetzt, um Phosphor- oder Borsilikatglasschichten 11 handeln, welche während des Diffusionsvorganges im ersten Hubschnurofen 12 ausgebildet werden. Vereinfacht werden im ersten Hubschnurofen 12 an der Substratoberfläche gebildeten Schichten daher im Weiteren teilweise als Glasschichten 11 bezeichnet.This etching device 16 is in 1 schematically represented by a container 17 with etching medium arranged therein 18 , For example, an etching solution. In the case shown, the substrates are in the etching medium 18 by means of an etching-medium-resistant conveyor belt 24c transported. From there you get to another conveyor belt 24d containing the etched substrates 7 the Hubschnurofen 14 supplies. The etching medium 18 is chosen such that the layers formed in the first Hubschnurofen on the substrate surface 11 be at least partially etched. These layers may be an exemplary use of silicon substrates 7 assuming phosphor or borosilicate glass layers 11 act during the diffusion process in the first Hubschnurofen 12 be formed. Simplified in the first Hubschnurofen 12 Therefore, some of the layers formed on the substrate surface are partially as glass layers 11 designated.

Über das Transportband 24d gelangen die Substrate auf Hubschnüre 15a, 15b, welche wiederum stellvertretend für sämtliche Hubschnüre des zweiten Durchlaufofens 14 dargestellt sind. Die Summe der Hubschnüre des zweiten Durchlaufofens 14 bildet dessen Transportsystem.About the conveyor belt 24d the substrates reach lifting cords 15a . 15b , which in turn is representative of all lifting cords of the second continuous furnace 14 are shown. The sum of the lifting cords of the second continuous furnace 14 forms its transport system.

In dem zweiten Hubschnurofen 14 wird der bereits in dem ersten Durchlaufofen 12 aus der Dotierstoffquelle 5 heraus in das Substrat eindiffundierte Dotierstoff tiefer in das Substrat 7 eingetrieben. Zudem wird eine Oberflächen passivierende Schicht 21 auf dem Substrat 7 ausgebildet. Zu diesem Zweck ist eine Prozessgaszufuhr 20 vorgesehen, über welche ein Prozessgas, beispielsweise Sauerstoff, dem zweiten Hubschnurofen zuführbar ist, sodass in dessen Inneren eine Prozessgasatmosphäre 22 ausgebildet werden kann. Beispielsweise wird bei einer Verwendung von Siliziumsubstraten und einer Prozessgaszufuhr von Sauerstoff eine Siliziumdioxidschicht als passivierende Schicht ausgebildet. In Kombination mit dem tief eingetriebenen Dotierstoff und der Oberflächenpassivierung kann so ein passivierter Hochleistungsemitter ausgebildet werden. Nach Verlassen des zweiten Hubschnurofens 14 wird das Substrat 7 dem weiteren Herstellungsprozess mittels des Transportbandes 24e zugeführt.In the second lifting cord furnace 14 that is already in the first continuous furnace 12 from the dopant source 5 out in the substrate diffused dopant deeper into the substrate 7 driven. In addition, a surface passivating layer 21 on the substrate 7 educated. For this purpose, a process gas supply 20 provided, via which a process gas, such as oxygen, the second Hubschnurofen can be supplied, so that in the interior of a process gas atmosphere 22 can be trained. For example, when using silicon substrates and a process gas supply of oxygen, a silicon dioxide layer is formed as a passivating layer. In combination with the deeply driven dopant and the surface passivation, a passivated high-performance emitter can thus be formed. After leaving the second Hubschnurofens 14 becomes the substrate 7 the further manufacturing process by means of the conveyor belt 24e fed.

Abgesehen von den Hubschnuröfen 12, 14 sind im Ausführungsbeispiel der 1 stets Transportbänder als Transportsysteme vorgesehen, um eine automatisierte Linienfertigung bzw. eine automatische Fertigungslinie zu realisieren. Anstelle der Transportbänder können offensichtlich andere an sich bekannte Transportsysteme Verwendung finden.Apart from the Hubschnuröfen 12 . 14 are in the embodiment of 1 always conveyor belts provided as transport systems to realize an automated line production or an automatic production line. Instead of the conveyor belts obviously other transport systems known per se can be used.

2 illustriert ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung in schematischer Darstellung. Die wiedergegebene Diffusionseinrichtung 28 unterscheidet sich dabei von der Diffusionseinrichtung 1 aus 1 dadurch, dass zwischen der Ätzvorrichtung 16 und einem zweiten Hubschnurofen 44 ein zweiter Dotierstoffquellenapplikator 30 vorgesehen ist, welchem die Substrate von der Ätzvorrichtung 16 aus mittels des Transportbandes 24f zugeführt werden. 2 illustrates a second embodiment of a diffusion device according to the invention in a schematic representation. The reproduced diffusion device 28 differs from the diffusion device 1 out 1 in that between the etching device 16 and a second lifting cord furnace 44 a second dopant source applicator 30 is provided, which the substrates of the etching device 16 out by means of the conveyor belt 24f be supplied.

Mittels des zweiten Dotierstoffquellenapplikators 30 wird eine weitere Dotierstoffquelle 35 auf das Substrat aufgesprüht. Wie bereits im Falle des ersten Dotierstoffquellenapplikators 3 erläutert, kann die weitere Dotierstoffquelle 35 alternativ auf eine andere an sich bekannte Weise auf das Substrat aufgebracht werden, beispielsweise mittels Rollendruck oder anderen Druckverfahren. Die weitere Dotierstoffquelle 35 wird vorzugsweise lediglich lokal auf das Substrat 7 aufgebracht und weist bevorzugt eine höhere Dotierstoffkonzentration auf als die Dotierstoffquelle 5.By means of the second dopant source applicator 30 becomes another dopant source 35 sprayed onto the substrate. As in the case of the first dopant source applicator 3 explained, the further dopant source 35 alternatively be applied to the substrate in a manner known per se, for example by means of web-fed printing or other printing methods. The further dopant source 35 is preferably only locally on the substrate 7 applied and preferably has a higher dopant concentration than the dopant source 5 ,

Im Weiteren werden die lokal mit der weiteren Dotierstoffquelle 35 versehenen Substrate 7 über das Transportband 24f dem zweiten Hubschnurofen 44 durchgeführt, welcher als Transportsystem wiederum Hubschnüre aufweist, welche schematisch durch die Hubschnüre 45a, 45b dargestellt sind, wobei wiederum weitere Hubschnüre vorgesehen sein können. In dem zweiten Hubschnurofen 44 wird, analog wie im Ausführungsbeispiel der 1, der Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle 5 tiefer in das Substrat 7 eingetrieben. Ähnlich wie im Ausführungsbeispiel der 1 wird zudem eine Oberfläche passivierende Schicht 21 ausgebildet. Hierzu wird im vorliegenden Fall kein gesondertes Prozessgas zugeführt, sondern stattdessen der atmosphärische Sauerstoff verwendet. Offensichtlich kann jedoch eine zusätzliche Prozessgaszufuhr analog der Prozessgaszufuhr 20 aus dem Ausführungsbeispiel der 1 und die daraus resultierende Prozessgasatmosphäre 22 vorgesehen sein. Zudem wird in dem zweiten Hubschnurofen nun Dotierstoff aus der lokal aufgebrachten weiteren Dotierstoffquelle 35 in das Substrat 7 eindiffundiert und auf diese Weise eine zweistufige Dotierung ausgebildet.In addition, the local with the other dopant source 35 provided substrates 7 over the conveyor belt 24f the second Hubschnurofen 44 performed, which in turn has lifting cords as a transport system, which schematically by the lifting cords 45a . 45b are shown, in turn, more lifting cords may be provided. In the second lifting cord furnace 44 is, as in the embodiment of the 1 , the dopant from the dopant source 5 deeper into the substrate 7 driven. Similar to the embodiment of 1 also becomes a surface passivating layer 21 educated. For this purpose, no separate process gas is supplied in the present case, but ver instead the atmospheric oxygen applies. Obviously, however, an additional process gas supply analogous to the process gas supply 20 from the embodiment of 1 and the resulting process gas atmosphere 22 be provided. In addition, in the second Hubschnurofen now dopant from the locally applied further Dotierstoffquelle 35 in the substrate 7 diffused and formed in this way a two-stage doping.

3 illustriert Beispiele zweistufiger Dotierungen anhand einer schematischen Darstellung einer Solarzelle 60 gemäß dem Stand der Technik. Diese weist einen schwach dotierten Emitterbereich 62 wie auch einen stark dotierten Emitterbereich 63 auf, welche zusammen einen zweistufigen Emitter bilden. Dieser zweistufige Emitter, welcher auch als selektiver Emitter bezeichnet wird, könnte beispielsweise mit der Vorrichtung aus 2 realisiert werden. Hierzu wären die weiteren Dotierstoffquellen 35 über den stark dotierten Emitterbereichen 63 anzuordnen, sodass durch Eindiffusion des Dotierstoffes während des Durchlaufens des zweiten Hubschnurofens 44 die stark dotierten Emitterbereiche 63 ausgebildet werden. 3 illustrates examples of two-stage doping based on a schematic representation of a solar cell 60 according to the prior art. This has a weakly doped emitter region 62 as well as a heavily doped emitter region 63 which together form a two-stage emitter. This two-stage emitter, which is also referred to as a selective emitter, could, for example, with the device 2 will be realized. These would be the other dopant sources 35 over the heavily doped emitter regions 63 to arrange, so by diffusion of the dopant during the passage of the second Hubschnurofens 44 the heavily doped emitter regions 63 be formed.

3 illustriert weiterhin ein zweistufiges Rückseitenfeld, welches gebildet ist aus dem schwach dotierten Bereich 67 des Rückseitenfeldes und den stark dotierten Bereichen 69 des Rückseitenfeldes. Dieses zweistufige Rückenseitenfeld könnte realisiert werden mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2. Wie 3 illustriert, werden üblicherweise die Metallkontakte 65 der Vorderseite bzw. die Metallkontakte 71 der Rückseite über den jeweiligen stark dotierten Bereichen 63, 69 angeordnet. 3 further illustrates a two-stage backside field formed from the lightly doped region 67 the back panel and the heavily doped areas 69 of the back side field. This two-stage rear side panel could be realized with a device according to the invention according to the embodiment of 2 , As 3 Illustrated, usually the metal contacts 65 the front or the metal contacts 71 the back over the respective heavily doped areas 63 . 69 arranged.

4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Wie dieser zu entnehmen ist, wird dabei zunächst eine Dotierstoffquelle auf einem Substrat angeordnet 80. Nachfolgend wird Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle in einem ersten Durchlaufofen in das Substrat eindiffundiert 82. 4 shows a schematic diagram of an embodiment of the method according to the invention. As can be seen, a dopant source is first arranged on a substrate 80 , Subsequently, dopant from the dopant source is diffused into the substrate in a first continuous furnace 82 ,

Wie bereits erläutert, werden bei der Diffusion in dem ersten Durchlaufofen an der Substratoberfläche Schichten ausgebildet, beispielsweise Silikatglasschichten, welche die Ausbildung einer wirksamen Oberfläche passivierenden Schicht behindern. Aus diesem Grunde werden diese während des Durchlaufens des ersten Durchlaufofens an der Oberfläche ausgebildeten Schichten im Weiteren entfernt 84.As already explained, during the diffusion in the first continuous furnace, layers are formed on the substrate surface, for example silicate glass layers, which hinder the formation of an active surface passivating layer. For this reason, these layers formed on the surface during the passage of the first continuous furnace are subsequently removed 84 ,

Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden zudem zur Ausbildung einer zweistufigen Dotierung, beispielsweise eines zweistufigen Emitters, weitere Dotierstoffquellen lokal auf dem Substrat angeordnet 86.In the illustrated exemplary embodiment, further dopant sources are additionally arranged locally on the substrate to form a two-stage doping, for example a two-stage emitter 86 ,

Nachfolgend werden in einem zweiten Durchlaufofen gleichsam simultan der Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle tiefer in das Substrat eingetrieben 88, Dotierstoff aus den weiteren Dotierstoffquellen in das Substrat eindiffundiert 88 und zudem eine Oberfläche passivierende Schicht ausgebildet 88.Subsequently, in a second continuous furnace, as it were, simultaneously the dopant from the dopant source is driven deeper into the substrate 88 , Dopant from the other dopant sources diffused into the substrate 88 and also formed a surface passivating layer 88 ,

Mittels eines derartigen Verfahrens kann beispielsweise eine Solarzelle mit einem selektiven und passivierten Hochleistungsemitter aufwandsgünstig hergestellt werden. Insbesondere bei Verwendung von Hubschnuröfen als Durchlauföfen kann ein solcher selektiver und passivierter Hochleistungsemitter aufwandsgünstig hergestellt werden. Dies kann infolge der möglichen kurzen Prozesszeiten zudem bei einem hohen Durchsatz und in einer Linienfertigung erfolgen, welche vorzugsweise als automatische Fließbandfertigung ausgeführt ist.through such a method may for example be a solar cell produced with a selective and passivated high-performance emitter low cost become. Especially when using Hubschnuröfen as Continuous furnaces can be such a selective and passivated High-performance emitter are produced inexpensively. This can also be due to the short processing times possible at a high throughput and in a line production, which preferably as automatic assembly line production is executed.

11
DiffusionsstoffeinrichtungDiffusion fuel facility
33
erster Dotierstoffquellenapplikatorfirst Dotierstoffquellenapplikator
55
Dotierstoffquelledopant
77
Substratsubstratum
1010
Prozessrichtungprocess direction
1111
Glasschichtglass layer
1212
erster Hubschnurofenfirst Hubschnurofen
13a13a
Hubschnurlift cord
13b13b
Hubschnurlift cord
1414
zweiter Hubschnurofensecond Hubschnurofen
15a15a
Hubschnurlift cord
15b15b
Hubschnurlift cord
1616
Ätzvorrichtungetching
1717
Behältercontainer
1818
Ätzmediumetching medium
2020
ProzessgaszufuhrProcess gas supply
2121
Oberflächen passivierende Schichtsurfaces passivating layer
2222
ProzessgasatmosphäreProcess gas atmosphere
24a24a
Transportbandconveyor belt
24b24b
Transportbandconveyor belt
24c24c
Transportbandconveyor belt
24d24d
Transportbandconveyor belt
24e24e
Transportbandconveyor belt
24f24f
Transportbandconveyor belt
2828
Diffusionseinrichtungdiffuser
3030
zweiter Dotierstoffquellenapplikatorsecond Dotierstoffquellenapplikator
3535
weitere DotierstoffquelleFurther dopant
4444
zweiter Hubschnurofensecond Hubschnurofen
45a45a
Hubschnurlift cord
45b45b
Hubschnurlift cord
6060
Solarzellesolar cell
6262
schwach dotierter Emitterbereichweak doped emitter region
6363
stark dotierter Emitterbereichstrongly doped emitter region
6565
Metallkontakte Vorderseitemetal contacts front
6767
schwach dotierter Bereich des Rückseitenfeldesweak doped area of the back panel
6969
stark dotierter Bereich des Rückseitenfeldesstrongly doped area of the back panel
7171
Metallkontakte Rückseitemetal contacts back
8080
Anordnung Dotierstoffquelle auf Substratarrangement Dopant source on substrate
8282
Eindiffusion Dotierstoffdiffusing dopant
8484
Entfernung an Oberfläche ausgebildeter Schichtendistance at the surface of formed layers
8686
Anordnung weiterer Dotierstoffquellen auf Substratarrangement further dopant sources on substrate
8888
Dotierstoff tiefer eintreiben/eindiffundieren/Ausbilden Oberflächen passivierender Schichtdopant drive deeper / diffuse / form surfaces passivating layer

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (20)

Diffusionseinrichtung (1; 28) für die Solarzellenfertigung aufweisend, – einen ersten Dotierstoffquellenapplikator (3), mittels welchem eine Dotierstoffstoffquelle (5) auf einem Substrat (7) anordenbar ist, – einen in Prozessrichtung (10) nachfolgend angeordneten, von den Substraten (7) durchlaufbaren ersten Durchlaufofen (12), mittels welchem Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle (5) in das Substrat (7) eindiffundierbar ist, gekennzeichnet durch – einen in Prozessrichtung (10) nach dem ersten Durchlaufofen (12) angeordneten zweiten Durchlaufofen (14; 44), welcher dazu eingerichtet ist, eine Oberflächen passivierende Schicht (21) auf den Substraten (7) auszubilden, während diese den zweiten Durchlaufofen (14; 44) durchlaufen, und – eine zwischen dem ersten (12) und dem zweiten Durchlaufofen (14; 44) angeordnete Ätzvorrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, während des Durchlaufens des ersten Durchlaufofens (12) an der Oberfläche der Substrate (7) ausgebildete Schichten (11) wenigstens teilweise zu entfernen.Diffusion device ( 1 ; 28 ) for the production of solar cells, - a first dopant source applicator ( 3 ), by means of which a dopant source ( 5 ) on a substrate ( 7 ) can be arranged, - one in the process direction ( 10 ) arranged downstream of the substrates ( 7 ) passable first continuous furnace ( 12 ), by means of which dopant from the dopant source ( 5 ) in the substrate ( 7 ) is diffusible, characterized by - one in the process direction ( 10 ) after the first continuous furnace ( 12 ) arranged second continuous furnace ( 14 ; 44 ), which is adapted to a surface passivating layer ( 21 ) on the substrates ( 7 ) while forming the second continuous furnace ( 14 ; 44 ), and - one between the first ( 12 ) and the second continuous furnace ( 14 ; 44 ) arranged etching device ( 16 ), which is set up during the passage of the first continuous furnace ( 12 ) on the surface of the substrates ( 7 ) trained layers ( 11 ) at least partially remove. Diffusionseinrichtung (1; 28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzvorrichtung (16), dazu eingerichtet ist, in dem ersten Durchlaufofen (12) an der Oberfläche der Substrate (7) ausgebildete Phosphor- oder Borsilikatglasschichten (11) wenigstens teilweise zu entfernen.Diffusion device ( 1 ; 28 ) according to claim 1, characterized in that the etching device ( 16 ), is arranged in the first continuous furnace ( 12 ) on the surface of the substrates ( 7 ) formed phosphorus or borosilicate glass layers ( 11 ) at least partially remove. Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Durchlaufofen (12) in das Substrat (7) eindiffundierter Dotierstoff in dem zweiten Durchlaufofen (14; 44) tiefer in das Substrat (7) eintreibbar ist.Diffusion device ( 1 ; 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the first continuous furnace ( 12 ) in the substrate ( 7 ) diffused dopant in the second continuous furnace ( 14 ; 44 ) deeper into the substrate ( 7 ) is recoverable. Diffusionseinrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Innern des zweiten Durchlaufofens (14) ausbildbare Prozessgasatmosphäre (22), vorzugsweise eine Sauerstoffatmosphäre.Diffusion device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by an inside of the second continuous furnace ( 14 ) formable process gas atmosphere ( 22 ), preferably an oxygen atmosphere. Diffusionseinrichtung (28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ätzvorrichtung (16) und dem zweiten Durchlaufofen (44) ein zweiter Dotierstoffquellenapplikator (30) vorgesehen ist, mittels welchem wenigstens eine weitere Dotierstoffquelle (35) lokal auf den Substraten (7) anordenbar ist.Diffusion device ( 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the etching device ( 16 ) and the second continuous furnace ( 44 ) a second dopant source applicator ( 30 ) is provided, by means of which at least one further dopant source ( 35 ) locally on the substrates ( 7 ) can be arranged. Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchlaufofen (12, 14; 44), vorzugsweise beide Durchlauföfen (12, 14; 44), ein Transportsystem (13a, 13b, 15a, 15b) aufweisen, bei welchem stets im Wesentlichen dieselben Teile des Transportsystems (13a, 13b, 15a, 15b) im Inneren des wenigstens einen Durchlaufofens (12, 14; 44) verbleiben.Diffusion device ( 1 ; 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one continuous furnace ( 12 . 14 ; 44 ), preferably both continuous furnaces ( 12 . 14 ; 44 ), a transport system ( 13a . 13b . 15a . 15b ), in which always substantially the same parts of the transport system ( 13a . 13b . 15a . 15b ) in the interior of the at least one continuous furnace ( 12 . 14 ; 44 ) remain. Diffusionseinrichtung (28) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportsystem (13a, 13b, 15a, 15b) nach dem Hubbalkenprinzip ausgestaltet ist und vorzugsweise als Hubschnursystem (13a, 13b, 15a, 15b) ausgeführt ist.Diffusion device ( 28 ) according to claim 7, characterized in that the transport system ( 13a . 13b . 15a . 15b ) is designed according to the Hubbalkenprinzip and preferably as Hubschnursystem ( 13a . 13b . 15a . 15b ) is executed. Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (7) den Diffusionsquellenapplikatoren (3; 30), Diffusionsöfen (12, 14; 44) und der Ätzvorrichtung (16) automatisch mittels Transportvorrichtungen (24a, 24b, 24c, 24d, 24e; 24f), vorzugsweise Transportbändern (24a, 24b, 24c, 24d, 24e; 24f), zuführbar sind.Diffusion device ( 1 ; 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrates ( 7 ) the diffusion source applicators ( 3 ; 30 ), Diffusion furnaces ( 12 . 14 ; 44 ) and the etching device ( 16 ) automatically by means of transport devices ( 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 24f ), preferably conveyor belts ( 24a . 24b . 24c . 24d . 24e ; 24f ), can be fed. Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese kontinuierlich betreibbar ist.Diffusion device ( 1 ; 28 ) according to one of the preceding claims, characterized in that it is continuously operable. Solarzellenfertigungseinrichtung aufweisend eine Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.Solar cell manufacturing device comprising a diffusion device ( 1 ; 28 ) according to any one of the preceding claims. Solarzellenfertigungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese als automatisierte Fließbandfertigung ausgestaltet ist.Solar cell manufacturing device according to claim 11, characterized in that this as an automated assembly line production is designed. Verwendung einer Diffusionseinrichtung (1; 28) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Ausbildung eines Emitters (62) oder eines Rückseitenfeldes (67) einer Solarzelle (60).Use of a diffusion device ( 1 ; 28 ) according to one of claims 1 to 10 for the formation of an emitter ( 62 ) or a back panel ( 67 ) of a solar cell ( 60 ). Verwendung einer Diffusionseinrichtung nach (28) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung einer Diffusionseinrichtung (28) mit den Merkmalen des Anspruchs 6 oder 7 ein zweistufiger Emitter (62, 63) oder ein zweistufiges Rückseitenfeld (67, 69) ausgebildet wird.Use of a diffusion device according to ( 28 ) according to one of claims 13 to 14, characterized in that by using a diffusion device ( 28 ) with the features of claim 6 or 7, a two-stage emitter ( 62 . 63 ) or a two-stage back field ( 67 . 69 ) is formed. Verfahren zur Herstellung von Solarzellen (60), bei welchem – eine Dotierstoffquelle (5) auf einem Substrat (7) angeordnet wird (80); – Dotierstoff aus der Dotierstoffquelle (5) in einem ersten Durchlaufofen (12) in das Substrat (7) eindiffundiert wird (82); – während der Eindiffusion des Dotierstoffs aus der Dotierstoffquelle (5) an einer Oberfläche des Substrats (7) ausgebildete Schichten (11) wenigstens teilweise entfernt werden (84); – auf den Substraten (7) eine Oberflächen passivierende Schicht (21) ausgebildet wird (88); dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen passivierende Schicht (21) nach dem wenigstens teilweisen Entfernen der an der Oberfläche des Substrats (7) ausgebildeten Schichten (11) in einem zweiten Durchlaufofen (14; 44) ausgebildet wird (88).Process for the production of solar cells ( 60 ), in which - a dopant source ( 5 ) on a substrate ( 7 ) is arranged ( 80 ); Dopant from the dopant source ( 5 ) in a first continuous furnace ( 12 ) in the substrate ( 7 ) is diffused ( 82 ); During the diffusion of the dopant from the dopant source ( 5 ) on a surface of the substrate ( 7 ) trained layers ( 11 ) are at least partially removed ( 84 ); - on the substrates ( 7 ) a surface passivating layer ( 21 ) is formed ( 88 ); characterized in that the surface passivating layer ( 21 ) after the at least partial removal of the the surface of the substrate ( 7 ) trained layers ( 11 ) in a second continuous furnace ( 14 ; 44 ) is formed ( 88 ). Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine während der Eindiffusion (82) des Dotierstoffs aus der Dotierstoffquelle (5) an der Oberfläche des Substrats (7) ausgebildete Phosphor- oder Borsilikatglasschicht (11) wenigstens teilweise entfernt wird (84).Method according to claim 14, characterized in that one during the diffusion ( 82 ) of the dopant from the dopant source ( 5 ) on the surface of the substrate ( 7 ) formed phosphorus or borosilicate glass layer ( 11 ) is at least partially removed ( 84 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem ersten Durchlaufofen (12) in das Substrat (7) eindiffundierte Dotierstoff (82) im zweiten Durchlaufofen (14; 44) tiefer in das Substrat (7) eingetrieben wird (88).Method according to one of claims 14 to 15, characterized in that in the first continuous furnace ( 12 ) in the substrate ( 7 ) diffused dopant ( 82 ) in the second continuous furnace ( 14 ; 44 ) deeper into the substrate ( 7 ) ( 88 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem wenigstens teilweisen Entfernen (84) der an der Oberfläche des Substrats (7) ausgebildeten Schichten (11) zumindest eine weitere Dotierstoffquelle (35) lokal auf das Substrat (7) aufgebracht wird (86), aus welcher im zweiten Durchlaufofen (14; 44) Dotierstoff in das Substrat (7) eindiffundiert wird (88).Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that after the at least partial removal ( 84 ) at the surface of the substrate ( 7 ) trained layers ( 11 ) at least one further dopant source ( 35 ) locally on the substrate ( 7 ) is applied ( 86 ), from which in the second continuous furnace ( 14 ; 44 ) Dopant in the substrate ( 7 ) is diffused ( 88 ). Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweistufiger Emitter (62, 63) oder ein zweistufiges Rückseitenfeld (67, 69) ausgebildet wird (86, 88).Method according to claim 17, characterized in that a two-stage emitter ( 62 . 63 ) or a two-stage back field ( 67 . 69 ) is formed ( 86 . 88 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Durchlaufofen (12, 14; 44), vorzugsweise in beiden Durchlauföfen (12, 14; 44), die Substrate (7) mittels eines Transportsystems (13a, 13b, 15a, 15b) befördert werden, bei welchem stets im Wesentlichen die selben Teile des Transportsystems (13a, 13b, 15a, 15b) im Inneren des wenigstens einen Durchlaufofens (12, 14; 44) verbleiben.Method according to one of claims 14 to 18, characterized in that in at least one continuous furnace ( 12 . 14 ; 44 ), preferably in both continuous furnaces ( 12 . 14 ; 44 ), the substrates ( 7 ) by means of a transport system ( 13a . 13b . 15a . 15b ), in which essentially the same parts of the transport system ( 13a . 13b . 15a . 15b ) in the interior of the at least one continuous furnace ( 12 . 14 ; 44 ) remain. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (7) in dem wenigstens einen Durchlauf ofen (12, 14; 44) nach dem Hubbalkenprinzip transportiert werden, vorzugsweise mittels eines Hubschnursystems (13a, 13b, 15a, 15b).Method according to claim 19, characterized in that the substrates ( 7 ) in the at least one pass ( 12 . 14 ; 44 ) are transported according to the Hubbalkenprinzip, preferably by means of a Hubschnursystems ( 13a . 13b . 15a . 15b ).
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