DE102008055476B4 - Rückseitenkontakt-Solarzelle - Google Patents

Rückseitenkontakt-Solarzelle Download PDF

Info

Publication number
DE102008055476B4
DE102008055476B4 DE200810055476 DE102008055476A DE102008055476B4 DE 102008055476 B4 DE102008055476 B4 DE 102008055476B4 DE 200810055476 DE200810055476 DE 200810055476 DE 102008055476 A DE102008055476 A DE 102008055476A DE 102008055476 B4 DE102008055476 B4 DE 102008055476B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
solar cell
contacts
emitter
contact solar
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
DE200810055476
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008055476A1 (de
Inventor
Dipl.-Ing. Schilling Roland
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.)
Azur Space Solar Power GmbH
Original Assignee
Azur Space Solar Power 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 Azur Space Solar Power GmbH filed Critical Azur Space Solar Power GmbH
Priority to DE200810055476 priority Critical patent/DE102008055476B4/de
Priority to PCT/EP2009/066363 priority patent/WO2010063807A1/de
Publication of DE102008055476A1 publication Critical patent/DE102008055476A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008055476B4 publication Critical patent/DE102008055476B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • H01L31/022441—Electrode arrangements specially adapted for back-contact solar cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
    • H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/03529—Shape of the potential jump barrier or surface barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L31/068—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by 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
    • H01L31/0682—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Abstract

Rückseitenkontakt-Solarzelle (10, 50) aufweisend ein Halbleitersubstrat (12, 66) mit einer einer Strahlung ausgesetzten Substratvorderseite (20) sowie auf der Substratrückseite (18, 52) verlaufenden und gegeneinander elektrisch isolierten Emitterkontakten (14, 60, 68) und Basiskontakten (16, 64, 70), wobei die Basiskontakte (16, 64, 70) jeweils mit einem ersten Basisabschnitt in einem ersten Bereich der Substratrückseite (18, 52) in ersten Gräben (26, 28) verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite (18, 52) in Richtung der Substratvorderseite (20) versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Basisabschnitt in einem zweiten Bereich (22) entlang der Oberseite der Substratrückseite (18, 52) verlaufen und einen Pluspol der Solarzelle (10, 50) bilden, und die Emitterkontakte (14, 60, 68) parallel zu den Basiskontakten (16, 64, 70) verlaufen und jeweils mit einem ersten Emitterabschnitt (34) in dem zweiten Bereich (22) der Substratrückseite (18, 52) in zweiten Gräben (30, 32) verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite (18, 52) in Richtung der Substratvorderseite (20) versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Emitterabschnitt in dem ersten Bereich (24) der Substratrückseite (18, 52) entlang der Oberseite der Substratrückseite (18, 52) verlaufen und einen Minuspol der Solarzelle (10, 50) bilden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückseitenkontakt-Solarzelle umfassend ein Halbleitersubstrat mit einer einer Strahlung ausgesetzten Substratvorderseite und einer Substratrückseite sowie auf der Substratrückseite verlaufenden und gegeneinander elektrisch isolierten Emitter- und Basiskontakten.
  • Bei herkömmlichen Solarzellen ist der Emitterkontakt meist auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats angeordnet. Es sind jedoch auch Solarzellen bekannt, bei denen sowohl der Basiskontakt als auch der Emitterkontakt auf der Substratrückseite angeordnet sind. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass die Vorderseite durch die Kontakte nicht abgeschattet wird, so dass der Wirkungsgrad gesteigert wird.
  • Übliche Konstruktionen, bei denen sowohl der Emitterkontakt als auch der Basiskontakt auf der Rückseite verlaufen, sehen vor, dass die Kontakte in parallel zueinander in zueinander beabstandeten Ebenen verlaufen, die über den Isolationsschichten elektrisch gegeneinander isoliert sind. Durch geeignete Öffnungen in Isolationsschichten werden auf der Rückseite Bereiche ausgebildet, um einen Plus- bzw. Minus-Pol zur Verfügung zu stellen.
  • Nachteilig entsprechender Anordnungen sind die Isolationsschichten, die nicht nur eine elektrische, sondern auch eine thermische Isolierung bewirken, wodurch die Solarzellen unerwünscht aufgeheizt werden. Dies ist insbesondere bei Konzentrator-Solarzellen von Nachteil. Auch besteht das Risiko, dass durch das Ausbilden der Öffnungen Kurzschlüsse entstehen.
  • Eine Rückseitenkontakt-Solarzelle ist aus der DE 10 2005 040 871 A bekannt, bei der die Emitter- und Basiskontakte in parallel zueinander und gegeneinander isolierten Ebenen verlaufen. Dabei werden die Emitterkontakte mit in der Solarzelle frontseitig verlaufendem Emitterbereich über in dem Halbleitersubstart insbesondere durch Laserbearbeitung hergestellte Kanäle verbunden. Hierdurch bedingt ist ein unerwünschter herstellungstechnischer Aufwand gegeben.
  • So bezieht sich die US 4 234 352 A auf eine Rückseitenkonzentratorsolarzelle aus einem kristallinen Halbleitermaterial, das rückseitig n- und p-dotierte Bereiche aufweist. Die n- und p-dotierten Bereiche sind gegeneinander elektrisch isoliert, jedoch untereinander elektrisch verschaltet. Die Verbinder zwischen den gleich dotierten Bereichen verlaufen dabei in verschiedenen Ebenen und parallel zueinander.
  • Eine Rückseitensolarzelle nach der US 5 053 083 A weist in versetzt zueinander verlaufenden Ebenen angeordnete mit p+- und n+-dotierten Bereichen verbundene Kontakte auf, die gegeneinander elektrisch isoliert sind. Zur herstellungstechnischen Vereinfachung wird zunächst der gesamte Bereich von einer Metallschicht bedeckt, um anschließend die Metallisierung von den zwischen den innen verlaufenden Flanken zu entfernen.
  • Auf ein Verfahren zur Herstellung einer Rückseitenkontakt-Solarzelle bezieht sich die US 6 384 317 B1 , bei der über in dem Substrat der Solarzelle ausgebildete Öffnungen ein Kontakt zwischen der Vorderseite der Solarzelle und Rückseitenkontakten gebildet wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, auf herstellungstechnisch einfachem Wege eine Solarzelle der eingangs genannten Art auszubilden, wobei sichergestellt sein soll, dass eine unerwünschte Aufheizung unterbleibt und insbesondere eine Wärmeableitung in Richtung der Rückseite z. B. einer Unterlage, die gekühlt werden kann, ermöglicht wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Rückseitenkontakt-Solarzelle umfassend ein Halbleitersubstrat mit einer einer Strahlung ausgesetzten Substratvorderseite sowie auf der Substratrückseite verlaufenden und gegeneinander elektrisch isolierten Emitterkontakten und Basiskontakten, wobei die Basiskontakte jeweils mit einem ersten Basisabschnitt in einem ersten Bereich der Substratrückseite in ersten Gräben verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite in Richtung der Substratvorderseite versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Basisabschnitt in einem zweiten Bereich entlang der Oberseite der Substratrückseite verlaufen und einen Pluspol der Solarzelle bilden, und die Emitterkontakte parallel zu den Basiskontakten verlaufen und jeweils mit einem ersten Emitterabschnitt in dem zweiten Bereich der Solarzellenrückseite in zweiten Gräben verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite in Richtung der Substratvorderseite versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Emitterabschnitt in dem ersten Bereich der Substratrückseite entlang der Oberseite der Substratrückseite verlaufen und einen Minuspol der Solarzelle bilden.
  • Erfindungsgemäß erfolgt eine dreidimensionale Strukturierung der Rückseite der Solarzelle wie Konzentrator-Solarzelle. Dabei wird in jeweilige Bereiche der Rückseite die zu einer Polarität entgegengesetzte Polarität in die Tiefe des Halbleitersubstrats versenkt und durch eine Isolationslage abgedeckt und umgekehrt. Durch alternierende Führung der Kontakte, d. h. Metallkontaktbahnen können somit negative bzw. positive Kontaktflächen des Substrats zur Verfügung gestellt werden.
  • Dabei verlaufen die Emitter- und Basiskontakte parallel zueinander, wobei die ersten Abschnitte der jeweiligen Kontakte in in der Substratrückseite ausgebildeten Gräben verlaufen.
  • Die Substratrückseite kann des Weiteren in n-Bereichen mit n ≥ 2 aufgeteilt sein, wobei von Bereich zu Bereich sowohl die Emitterkontakte als auch die Basiskontakte alternierend in der ersten oder der zweiten Ebene verlaufen. Somit stellt jeder Bereich entweder einen negativen bzw. positiven Anschluss bzw. eine Kontaktfläche zur Verfügung, so dass im gewünschten Umfang die Solarzelle verschaltet werden kann.
  • Sind sowohl die Emitterkontakte als auch die Basiskontakte leitend mit dem rückseitigen Bereich des Halbleitersubstrats verbunden, um die durch das interne elektrische Feld des Halbleitersubstrats getrennten Ladungsträger abzuleiten, so besteht auch die Möglichkeit, dass die Emitterkontakte gegenüber dem Halbleitersubstrat isoliert sind und elektrisch leitend mit substratvorderseitig verlaufendem Emitterbereich des Halbleitersubstrats verbunden sind. Dabei kann die Verbindung zwischen dem Emitterbereich und den Emitterkontakten über das Halbleitersubstrat durchsetzende Löcher oder außenseitig entlang des Halbleitersubstrats über entsprechende Verbinder erfolgen.
  • Auch besteht die Möglichkeit, parallel zu Emitter- und Basiskontakten interne Schutzdioden zu schalten.
  • Durch die erfindungsgemäße Lehre wird im Vergleich zu den Rückseitenkontakt-Solarzellen, in denen die Kontakte durch entlang einer oder nahezu entlang der gesamten Rückseite verlaufende Isolationsschichten getrennt sind, weniger Isolationsschichtfläche benötigt, so dass sich infolgedessen eine bessere Wärmeleitung und damit Ableitung ergibt.
  • Auch ist es nicht erforderlich, dass die Isolationslagen durchlöchert werden, um die erforderliche elektrisch leitende Verbindung herzustellen, wodurch die Gefahr von Kurzschlüssen besteht.
  • Die erfindungsgemäße Lehre ist gleichermaßen für Wrap-Around- und Wrap-Through-Solarzellen geeignet, gleichwenn bevorzugterweise der pn-Übergang im Bereich der mit dem Halbleitersubstrat elektrisch leitend verbundenen Kontakte verläuft.
  • Als Solarzellen kommen Silicium-Solarzellen, III-V-Halbleiter- aber auch II-VI- oder I-III-VI-Halbleiter-Solarzellen in Frage.
  • Die Solarzellen können problemlos auf Substrate wie Keramik oder Glas aufgebracht werden, um eine gewünschte Wärmeableitung zu erzielen. Eine zusätzliche Kühlung ist gleichfalls möglich.
  • Zur Herstellung von Solarzellen mit erfindungsgemäß dreidimensional strukturierten Kontakten sind nachstehende Verfahrensschritte hervorzuheben:
    • – dreidimensionale rückseitige Strukturierung eines Substrats wie Silicium durch photolithographisch maskiertes Ätzen von Gräben, die z. B. typischerweise 15 μm Tiefe und typischerweise 10 μm Breite aufweisen,
    • – Einbringen von n-leitenden Dotierstoffen zur Herstellung z. B. eines elektrischen Feldes durch eine photolithographisch strukturierte Diffusionsmaske. (hierbei kann es sich um Linien- oder Punktöffnungen von z. B. 3 μm handeln),
    • – Einbringen von p-leitenden Dotierstoffen zur Erzeugung von z. B. einem pn-Übergang durch eine photolithographisch strukturierte Diffusionsmaske (Linien- oder Punktöffnungen von z. B. 3 μm),
    • – Aufbringen eines photolithographisch strukturierten Kontaktes auf der Rückseite, der Pluspol- und Minuspolkontaktfinger ausbildet (Kontaktfingerbreite z. B. 6 μm),
    • – Bedeckung bzw. Isolation der Kontaktfingerbereiche, die sich in Gräben befinden mit z. B. Polyamid (Dicke der Isolation z. B. 3 μm).
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Prinzipdarstellung einer Solarzelle in perspektivischer Darstellung,
  • 2 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts der Solarzelle gemäß 1 im Bereich des Plus-Pols,
  • 3 eine Prinzipdarstellung eines Schnitts der Solarzelle gemäß 1 im Bereich des Minus-Pols,
  • 4 eine Unteransicht einer ersten Ausführungsform einer Solarzelle,
  • 5 eine Unteransicht einer zweiten Ausführungsform einer Solarzelle und
  • 6 eine weitere Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Solarzelle im Schnitt.
  • Der 1 ist eine Prinzipdarstellung einer Solarzelle 10, insbesondere Konzentratorsolarzelle zu entnehmen, die einen üblichen Aufbau aufweisen kann, also eine Siliciumsolarzelle, eine III-V-Halbleitersolarzelle, eine II-VI-Halbleitersolarzelle oder z. B. eine I-III-VI-Halbleitersolarzelle sein kann. Die Solarzelle 10 weist ein Substrat 12 mit pn-Übergang auf, um ein internes elektrisches Feld zu erzeugen, um die durch die auffallende Strahlung erzeugten Elektronen und Löcher zu trennen, damit diese über die Emitter- bzw. Basiskontakte 14, 16 abgeleitet werden können.
  • Erfindungsgemäß handelt es sich bei der Solarzelle 10 um eine Rückseitenkontakt-Solarzelle, d. h. die Emitter- und Basiskontakte 14, 16 verlaufen entlang der Rückseite 18. Auf die gegenüberliegende Vorderseite 20 fällt sodann die Elektronen-Löcher-Paare erzeugende Strahlung.
  • Erfindungsgemäß wird die Rückseite 18 in einen eine p-Polarität darstellenden, also einen Plus-Pol bildenden Bereich 22 und eine n-Polarität, also Minus-Pol bildenden Bereich 24 unterteilt, die im Ausführungsbeispiel die Rückseite 18 in zwei gleich große Flächen aufteilen. Die Plus- bzw. Minus-Polflächen 22, 24 können sodann im gewünschten Umfang verschaltet werden.
  • Erfindungsgemäß werden zur Erzeugung der Bereiche 22, 24 Gräben 26, 28, 30, 32 in der Rückseite 18 z. B. durch Ätzen und Maskentechnik ausgebildet, wobei die Gräben 26, 28, 30, 32 sich jeweils über die Breite eines der Bereiche 22, 24 erstrecken und jeweils Aufnahme für erste Abschnitte der Emitter- bzw. Basiskontakte 14, 16 bilden, die in dem angrenzenden Bereich mit zweiten Abschnitten entlang der Oberseite 19 der Rückseite 18 der Solarzelle 10 verlaufen. Die parallel zueinander verlaufenden Basis- und Emitterkontakte 14, 16, die über die gesamte Länge der Rückseite 18 verlaufen, sind demzufolge in einem Bereich in einem Graben verlaufend und in dem anderen Bereich sich auf der Oberfläche der Rückseite 18 erstreckend angeordnet. Dies vermittelt die 1.
  • So ist erkennbar, dass z. B. der Emitterkontakt 14 in dem Bereich 22 auf der Rückseite 18 in dem Graben 30 verläuft, um sodann in dem Bereich 24 der Rückseite 18 auf der Oberfläche zu verlaufen, um so den gewünschten Anschluss als Minus-Pol auszubilden. Der Abschnitt – auch erster Abschnitt 34 genannt – des Emitterkontakts 14, der in dem Graben 30 verläuft, wird sodann mit einer Isolierschicht abgedeckt. Der verbleibende entlang des Bereichs 24 verlaufende Abschnitt – auch zweiter Abschnitt 36 genannt – ist freiliegend entlang der Oberfläche 19 der Rückseite 18.
  • Entsprechend verläuft der Basiskontakt 16 mit einem ersten Abschnitt 38 in dem Graben 28, um sodann in dem Bereich 22 der Rückseite 18 mit einem zweiten Abschnitt 40 auf der Oberseite 19 der Rückseite 18 der Solarzelle 10 zu liegen. Entsprechend wird auch der Graben 28 mit einer Isolationsschicht abgedeckt, so dass infolgedessen die unmittelbar nebeneinander verlaufenden Emitter- und Basiskontakte bzw. deren ersten und zweiten Abschnitte gegeneinander elektrisch isoliert sind.
  • Unterhalb der Emitter- bzw. Basiskontakte 14, 16 verläuft in gewohnter Weise ein n+- bzw. p+-dotierter Bereich des Halbleitersubstrats 12, wie sich aus der 1 ergibt.
  • Mit anderen Worten verlaufen sowohl die Emitterkontakte 14 als auch die Basiskontakte 16 jeweils mit zumindest einem ersten Abschnitt 34 bzw. 38 in einer zur Rückseitenoberfläche versetzt verlaufenden Ebene, die durch den Boden des jeweiligen Grabens 30 bzw. 28 aufgespannt wird, und jeweils mit zumindest einem zweiten Abschnitt 36, 40 in einer von der Rückseitenoberfläche 19 gebildeten zweiten Ebene, wobei sich der jeweilige erste Abschnitt 34 des Emitterkontakts 14 entlang des jeweiligen zweiten Abschnitts 38 des Basiskontakts 16 und der jeweilige zweite Abschnitt 36 des Emitterkontakts 14 entlang des jeweiligen ersten Abschnitts 38 des Basiskontakts 16 erstrecken und der jeweilige erste Abschnitt 30, 38 jeweils von einer elektrischen Isolierung abgedeckt ist.
  • Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Rückseite in zwei Bereiche aufgeteilt wird, die eine n-Polarität 24 bzw. eine p-Polarität 22 zur Verfügung stellen, wie sich dies auch aus der Rückseitenansicht der 2 ergibt. Vielmehr kann die Rückseite in mehrere Bereiche aufgeteilt werden, die in gewünschtem Umfang eine n- bzw. p-Polarität, also einen Minus- bzw. Plus-Pol einer Solarzelle bilden. Dies wird anhand der 5 verdeutlicht. So ist eine Rückseite 40 einer Solarzelle in zwei äußere Bereich 42, 44 mit p-Polarität und einen mittleren Bereich 46 mit n-Polarität bzw. Kontakt unterteilt, wobei die Emitter- bzw. Basiskontakte in den einzelnen Bereichen in Längsrichtung alternierend in Gräben bzw. entlang der Oberseite der Rückseite 40 der Solarzelle in zuvor erläuterter Weise verlaufen.
  • Die 2 und 3 stellen Prinzipschnittdarstellungen der Solarzelle gemäß 1 dar, um zu verdeutlichen, dass im Bereich 22, also dem Plus-Kontakt der Solarzelle 10 die zweiten Abschnitte 40 der Basiskontakte 16 entlang der Oberseite 19 die Rückseite der Solarzelle 10 verlaufen, wohingegen die in dem Bereich 22 hierzu benachbarten Emitterkontakte 14 mit ihren zweiten Abschnitten 34 in den Gräben 30 zurückversetzt zu der Oberseite 16 angeordnet sind, wobei die Gräben 30 mit einem Isolationsmaterial verschlossen sind.
  • Unterhalb der ersten und zweiten Abschnitte 34, 40 sind sodann entsprechend dotierte n+- bzw. p+-Bereiche ausgebildet, wie dies prinzipiell angedeutet ist.
  • Ist in 3 ein Schnitt durch den Bereich 22 der Solarzelle 10 dargestellt, so spiegelt die Schnittdarstellung gemäß 2 den Bereich 24 wider, so dass die zuvor erfolgten Erläuterungen entsprechend gelten mit der Einschränkung, dass die zweiten Abschnitte 38 der Basiskontakte 16 in den Gräben und die ersten Abschnitte 36 der Emitterkontakte 14 entlang der Oberseite 19 des Substrats 12 verlaufen.
  • Die 6 soll eine weitere Ausführungsform einer Solarzelle 50 vermitteln, bei der ebenfalls die Emitter- und Basiskontakte, von denen der Strom abgegriffen wird, entlang der Rückseite 52 angeordnet sind. Allerdings verläuft der Emitterbereich der Solarzelle 50 im Bereich der Vorderseite 54 und weist Vorderseitenkontakte 56 auf, die über einen Verbinder 58 mit den Emitterkontakten 60 auf der Rückseite 52 verbunden sind. Ein entsprechender Verbinder 58 ist rein beispielhaft in der zeichnerischen Darstellung wiedergegeben.
  • Bei dieser Konstruktion sind die Emitterkontakte 60 auf einer Isolationsschicht 62 positioniert, die auf der Rückseite 52 verläuft. Unabhängig hiervon sind jedoch die Emitterkontakte 60 und die parallel unmittelbar benachbart zu diesen verlaufenden Basiskontakte 64 ebenfalls abschnittsweise in verschiedenen Ebenen verlaufend angeordnet, also entweder in Gräben oder entlang der Oberseite der Isolationsschicht – dies gilt für die Emitterkontakte 60 – oder des Substrats 66 der Solarzelle 10. In diesem Bereich ist die Isolationsschicht 62 unterbrochen.
  • Mit anderen Worten stellt die Isolationsschicht 62 sicher, dass die Emitterkontakte 60, die mit den Front- bzw. Vorderseitenkontakten 56 elektrisch leitend verbunden sind, nicht unmittelbar elektrisch leitend auf dem Substrat 66 angeordnet sind.
  • Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass von Emitter- bzw. Basiskontakten 68, 70 Anschlüsse 72, 74 ausgehen, über die Schutzdioden für die Solarzelle 50 verschaltet werden. Insoweit wird jedoch auf bekannte Konstruktionen insbesondere hinsichtlich des Aufbaus und der Funktion der Schutzdiode verwiesen.
  • Entsprechende Konstruktionen, wie diese der 6 zu entnehmen sind, sind insbesondere für III-V-Halbleiter-Solarzellen geeignet.

Claims (8)

  1. Rückseitenkontakt-Solarzelle (10, 50) aufweisend ein Halbleitersubstrat (12, 66) mit einer einer Strahlung ausgesetzten Substratvorderseite (20) sowie auf der Substratrückseite (18, 52) verlaufenden und gegeneinander elektrisch isolierten Emitterkontakten (14, 60, 68) und Basiskontakten (16, 64, 70), wobei die Basiskontakte (16, 64, 70) jeweils mit einem ersten Basisabschnitt in einem ersten Bereich der Substratrückseite (18, 52) in ersten Gräben (26, 28) verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite (18, 52) in Richtung der Substratvorderseite (20) versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Basisabschnitt in einem zweiten Bereich (22) entlang der Oberseite der Substratrückseite (18, 52) verlaufen und einen Pluspol der Solarzelle (10, 50) bilden, und die Emitterkontakte (14, 60, 68) parallel zu den Basiskontakten (16, 64, 70) verlaufen und jeweils mit einem ersten Emitterabschnitt (34) in dem zweiten Bereich (22) der Substratrückseite (18, 52) in zweiten Gräben (30, 32) verlaufen, die in Bezug auf die Substratrückseite (18, 52) in Richtung der Substratvorderseite (20) versetzt verlaufen und außenseitig von einer Isolierung abgedeckt sind, und mit einem zweiten Emitterabschnitt in dem ersten Bereich (24) der Substratrückseite (18, 52) entlang der Oberseite der Substratrückseite (18, 52) verlaufen und einen Minuspol der Solarzelle (10, 50) bilden.
  2. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel zueinander verlaufenden Emitter- und Basiskontakte (14, 60, 68; 16, 64, 70) streifenförmige Leiter sind.
  3. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratrückseite (18, 52) in n erste und zweite Bereiche mit n ≥ 2 aufgeteilt ist.
  4. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterkontakte (14, 60, 68) gegenüber dem rückseitigen Bereich des Halbleitersubstrats (12, 66) elektrisch isoliert sind und elektrisch leitend mit substratvorderseitig verlaufenden Vorderseitenkontakten (56) verbunden sind.
  5. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseitenkontakte (56) über außenseitig entlang des Halbleitersubstrats (12, 66) verlaufende Verbinder (58) mit den Emitterkontakten (14, 60, 68) verbunden sind.
  6. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseitenkontakte (56) mit den Emitterkontakten (14, 60, 68) über das Halbleitersubstrat (12, 66) durchsetzende Löcher verbunden sind.
  7. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterkontakte (14, 60, 68) auf einer auf der Rückseite (18, 52) des Halbleitersubstrats (12, 66) angeordneten Isolierschicht (62) angeordnet sind.
  8. Rückseitenkontakt-Solarzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Solarzelle (10, 50) eine Konzentratorsolarzelle ist.
DE200810055476 2008-12-04 2008-12-04 Rückseitenkontakt-Solarzelle Expired - Fee Related DE102008055476B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810055476 DE102008055476B4 (de) 2008-12-04 2008-12-04 Rückseitenkontakt-Solarzelle
PCT/EP2009/066363 WO2010063807A1 (de) 2008-12-04 2009-12-03 Rückseitenkontakt-solarzelle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810055476 DE102008055476B4 (de) 2008-12-04 2008-12-04 Rückseitenkontakt-Solarzelle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008055476A1 DE102008055476A1 (de) 2010-06-10
DE102008055476B4 true DE102008055476B4 (de) 2014-11-20

Family

ID=41818408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810055476 Expired - Fee Related DE102008055476B4 (de) 2008-12-04 2008-12-04 Rückseitenkontakt-Solarzelle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008055476B4 (de)
WO (1) WO2010063807A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101099480B1 (ko) * 2009-02-13 2011-12-27 엘지전자 주식회사 태양전지 및 그의 제조방법과 기판 식각 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4234352A (en) * 1978-07-26 1980-11-18 Electric Power Research Institute, Inc. Thermophotovoltaic converter and cell for use therein
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
US6384317B1 (en) * 1997-05-30 2002-05-07 Imec Vzw Solar cell and process of manufacturing the same
DE102005040871A1 (de) * 2005-04-16 2006-10-19 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Rückkontaktierte Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7339110B1 (en) * 2003-04-10 2008-03-04 Sunpower Corporation Solar cell and method of manufacture
DE102007003682A1 (de) * 2007-01-25 2008-08-07 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Verschaltung von Rückseitenkontaktsolarzellen mit Lötstoplack und Metalldrähten

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4234352A (en) * 1978-07-26 1980-11-18 Electric Power Research Institute, Inc. Thermophotovoltaic converter and cell for use therein
US5053083A (en) * 1989-05-08 1991-10-01 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Bilevel contact solar cells
US6384317B1 (en) * 1997-05-30 2002-05-07 Imec Vzw Solar cell and process of manufacturing the same
DE102005040871A1 (de) * 2005-04-16 2006-10-19 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Rückkontaktierte Solarzelle und Verfahren zu deren Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008055476A1 (de) 2010-06-10
WO2010063807A1 (de) 2010-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19854269B4 (de) Dünnschichtsolarzellenanordnung sowie Verfahren zur Herstellung derselben
DE102009017358B4 (de) Halbleitervorrichtung aus Siliciumcarbid mit Tiefschicht
DE102008033632B4 (de) Solarzelle und Solarzellenmodul
DE102013007685A1 (de) Siliziumkarbid-halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung
DE19845658A1 (de) Solarzelle mit Bypassdiode
EP2223344A2 (de) Rückkontaktsolarzelle mit grossflächigen rückseiten-emitterbereichen und herstellungsverfahren hierfür
DE202015103803U1 (de) Bifaziale Solarzelle und Photovoltaikmodul
WO2010029180A1 (de) Rückkontaktsolarzelle mit integrierter bypass-diode sowie herstellungsverfahren hierfür
DE102008044910A1 (de) Solarzelle und Solarzellenmodul mit einseitiger Verschaltung
DE2749607C3 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu deren Herstellung
EP2289107B1 (de) Solarzelle und verfahren zu deren herstellung
DE10004390A1 (de) Thermoelektrischer Generator
DE112014005020B4 (de) Zener-Diode
DE1539090B1 (de) Integrierte Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102008055476B4 (de) Rückseitenkontakt-Solarzelle
DE2141695A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines monolithischen Halbleiterbauelementes
DE102007059490B4 (de) Rückkontaktsolarzelle mit integrierter Bypassdioden-Funktion sowie Herstellungsverfahren hierfür
EP0164645A2 (de) Silizium-Halbleiterbauelement mit ätztechnisch hergestellter Randkontur und Verfahren zur Herstellung dieses Bauelementes
DE102021209656B3 (de) Thermoelektrisches Element, thermoelektrischer Generator und Verfahren zu deren Herstellung
WO2014114366A1 (de) Thermoelektrisches element sowie verfahren zu dessen herstellung
DE2408402A1 (de) Verfahren zur herstellung integrierter schaltungen bzw. nach einem solchen verfahren hergestellte integrierte halbleiterschaltungseinheit
DE202015106374U1 (de) Photovoltaikmodul
DE2840975A1 (de) Verfahren zur herstellung einer integrierten halbleiterschaltung
EP3857617A1 (de) Verfahren zum vereinzeln eines halbleiterbauelementes mit einem pn-übergang und halbleiterbauelement mit einem pn-übergang
DE102015114135A1 (de) Photovoltaische Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen Vorrichtung

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
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee