DE102010024835A1 - Method for fabrication of a backside contact solar cell - Google Patents

Method for fabrication of a backside contact solar cell Download PDF

Info

Publication number
DE102010024835A1
DE102010024835A1 DE102010024835A DE102010024835A DE102010024835A1 DE 102010024835 A1 DE102010024835 A1 DE 102010024835A1 DE 102010024835 A DE102010024835 A DE 102010024835A DE 102010024835 A DE102010024835 A DE 102010024835A DE 102010024835 A1 DE102010024835 A1 DE 102010024835A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon substrate
diffusion region
phosphorus
backside
phosphorus diffusion
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.)
Withdrawn
Application number
DE102010024835A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. Mihailetchi Valentin Dan
Dr. Peter Kristian
Dr. Kopecek Radovan
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.)
INTERNAT SOLAR ENERGY RES CT KONSTANZ
INTERNATIONAL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER KONSTANZ
Original Assignee
INTERNAT SOLAR ENERGY RES CT KONSTANZ
INTERNATIONAL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER KONSTANZ
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 INTERNAT SOLAR ENERGY RES CT KONSTANZ, INTERNATIONAL SOLAR ENERGY RESEARCH CENTER KONSTANZ filed Critical INTERNAT SOLAR ENERGY RES CT KONSTANZ
Priority to DE102010024835A priority Critical patent/DE102010024835A1/en
Priority to PCT/EP2011/003066 priority patent/WO2011160819A2/en
Publication of DE102010024835A1 publication Critical patent/DE102010024835A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/06Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
    • H01L31/068Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells
    • H01L31/0682Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PN homojunction type, e.g. bulk silicon PN homojunction solar cells or thin film polycrystalline silicon PN homojunction solar cells back-junction, i.e. rearside emitter, solar cells, e.g. interdigitated base-emitter regions back-junction cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/223Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a gaseous phase
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • H01L21/225Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2255Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

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

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle, umfassend die Schritte a) Bereitstellen eines kristallinen Siliziumsubstrats (101) mit einer Frontseite und einer Rückseite; b) gleichzeitiges Diffundieren eines Phosphor-Dotanden auf wenigstens einem Teil der genannten Frontseite und wenigstens einem Teil der genannten Rückseite in das genannte kristalline Siliziumsubstrat (101), wodurch ein frontseitiger Phosphor-Diffusionsbereich (201) mit einer ersten Diffusionstiefe und ein rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich (203) mit derselben ersten Diffusionstiefe erzeugt wird, wobei während der Diffusion des genannten Phosphor-Dotanden in einem in situ-Schritt eine Schicht aus Phosphorsilikatglas (202) auf dem frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (201) und in einem in situ-Schritt eine Schicht aus Phosphorsilikatglas (204) auf dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203) gebildet wird; c) Bilden einer ersten dielektrischen Schicht (305) auf wenigstens einem Teil der Rückseite des Siliziumsubstrats (101); d) Abtragen wenigstens eines Teils der Phosphorsilikatglasschicht (202) auf der Frontseite des Siliziumsubstrats (101) sowie e) Erhitzen des durch die Durchführung der Schritte a) bis d) erzielten Produkts, wie oben beschrieben, für einen bestimmten Zeitraum und bei einer bestimmten Temperatur, wobei der genannte Zeitraum und die genannte Temperatur solcherart gewählt werden, dass der genannte frontseitige Phosphor-Diffusionsbereich (201) und der genannte rückseitige Phosphor-Diffusionsbereich (203) sich weiter in den Kristall ausdehnen bis zu einer zweiten Diffusionstiefe, die nach dem Erhitzen für den frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203A) eine andere ist als für den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203B).A method for producing a back contact solar cell, comprising the steps a) providing a crystalline silicon substrate (101) with a front side and a rear side; b) simultaneous diffusion of a phosphorus dopant on at least a part of said front side and at least a part of said back side into said crystalline silicon substrate (101), whereby a front side phosphor diffusion area (201) with a first diffusion depth and a rear side phosphor diffusion area (203) is generated with the same first diffusion depth, a layer of phosphorus silicate glass (202) on the front-side phosphorus diffusion region (201) and a layer in an in situ step during the diffusion of said phosphorus dopant in an in situ step is formed from phosphorus silicate glass (204) on the back phosphor diffusion region (203); c) forming a first dielectric layer (305) on at least a portion of the back of the silicon substrate (101); d) removing at least part of the phosphorus silicate glass layer (202) on the front side of the silicon substrate (101) and e) heating the product obtained by carrying out steps a) to d), as described above, for a certain period of time and at a certain temperature wherein said time period and temperature are selected such that said front phosphor diffusion region (201) and said back phosphor diffusion region (203) expand further into the crystal to a second depth of diffusion, which after heating for the front phosphor diffusion region (203A) is different from that for the rear phosphor diffusion region (203B).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Solarzelle hergestellt unter Anwendung des genannten Verfahrens.The invention relates to a method for producing a back contact solar cell having the features according to the preamble of claim 1 and a solar cell produced using said method.

Solarzellen sind allseits bekannte Bauelemente, die Sonnenlicht, d. h. elektromagnetische Strahlung in elektrische Energie umwandeln. Die Frontseite einer Solarzelle bzw. eines Substrats, das zur Herstellung einer Solarzelle verwendet wird, ist die lichtzugewandte Seite, wenn die Solarzelle in Betrieb ist. Die Rückseite einer Solarzelle bzw. eines Substrats, das zur Herstellung einer Solarzelle verwendet wird, ist die der Frontseite gegenüber liegende Seite.Solar cells are well-known components that sunlight, d. H. convert electromagnetic radiation into electrical energy. The front side of a solar cell or a substrate used to manufacture a solar cell is the light-facing side when the solar cell is in operation. The back surface of a solar cell or a substrate used for manufacturing a solar cell is the side opposite to the front side.

Allgemein gesprochen, kann eine Solarzelle hergestellt werden, indem p- und n-dotierte Bereiche in einem Halbleitersubstrat ausgebildet werden, in der Regel Silizium. Bor wird häufig als p-Dotand eingesetzt und Phosphor wird häufig als n-Dotand eingesetzt.Generally speaking, a solar cell can be made by forming p- and n-doped regions in a semiconductor substrate, typically silicon. Boron is often used as a p-dopant and phosphorus is often used as an n-dopant.

Auf der Solarzelle auftreffendes Licht erzeugt Elektron-Loch-Paare. Die solcherart erzeugten Elektronen und Löcher wandern in der Regel in p-dotierte und n-dotierte Bereiche und zwar aufgrund eines elektrischen Feldes, das immer dann erzeugt wird, wenn p- und n-dotierte Bereiche miteinander in Kontakt stehen. Damit die Solarzelle Strom an einen externen Stromkreis weiterleiten kann, um also eine elektrische Kopplung herzustellen, werden die dotierten Bereiche an Kontakte gekoppelt, die in der Regel aus Metall hergestellt sind.Light striking the solar cell generates electron-hole pairs. The electrons and holes thus generated typically migrate into p-type and n-type regions due to an electric field generated whenever p- and n-type regions are in contact with each other. So that the solar cell can forward current to an external circuit, so as to produce an electrical coupling, the doped regions are coupled to contacts, which are usually made of metal.

Bei einer Rückkontakt-Solarzelle befinden sich diese Kontakte auf der Rückseite der Solarzelle. Variationen dieses Solarzellentyps und Verfahren zu ihrer Herstellung sind beispielsweise aus US 6 998 288 B1 , US 7 135 350 B1 und WO 2009/074469 A2 bekannt.In a back contact solar cell, these contacts are located on the back of the solar cell. Variations of this solar cell type and methods for their preparation are for example US Pat. No. 6,998,288 B1 . US Pat. No. 7,135,350 B1 and WO 2009/074469 A2 known.

Bei Rückkontakt-Solarzellen müssen die n-dotierten Bereiche auf der Frontseite der Solarzelle bzw. auf der Rückseite der Solarzelle unterschiedlichen Bedingungen genügen. Auf der Frontseite führt ein hoher Schichtwiderstand des „Front Surface Field” (FSF) des n-Dotanden zu einer verbesserten Oberflächenpassivierung. Auf der Rückseite, ist ein niedriger Schichtwiderstand des „Back Surface Field” (BSF) des n-Dotanden zu bevorzugen, um den Kontaktwiderstand zu reduzieren. Der Schichtwiderstand wird weitgehend durch die Dotandenkonzentration bestimmt.In the case of back contact solar cells, the n-doped regions on the front side of the solar cell or on the back side of the solar cell must satisfy different conditions. On the front side, a high layer resistance of the "front surface field" (FSF) of the n-dopant leads to improved surface passivation. On the back side, a low layer resistance of the back surface field (BSF) of the n-dopant is to be preferred in order to reduce the contact resistance. The sheet resistance is largely determined by the dopant concentration.

Aus diesem Grund verwenden sämtliche bekannten Herstellungsverfahren für Rückkontakt-Solarzellen zwei getrennte Prozessschritte in Bezug auf die Diffusion von n-Dotandenatomen in das Substrat, eines zur Ausbildung des n-Dotand-FSF und das andere zur Ausbildung des n-Dotand-BSF. Jedoch erfordert jeder dieser Prozessschritte Zeit und kostet Geld.For this reason, all known back contact solar cell fabrication methods use two separate process steps related to the diffusion of n-dopant atoms into the substrate, one to form the n-dopant FSF and the other to form the n-dopant BSF. However, each of these process steps takes time and costs money.

Deshalb ist es die Aufgabe dieser Erfindung ein zeit- und kosteneffizienteres Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle sowie eine kostengünstigere Solarzelle hergestellt durch dieses Verfahren bereitzustellen.Therefore, it is the object of this invention to provide a more time and cost efficient method for making a back contact solar cell and a lower cost solar cell made by this method.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine gemäß diesem Verfahren hergestellten Solarzelle gelöst. Die vorteilhaften Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche.This problem is solved by a method for producing a back contact solar cell having the features of claim 1 and a solar cell produced according to this method. The advantageous embodiment variants of the method are each the subject of dependent claims.

Das Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle gemäß dieser Erfindung umfasst die Schritte a) Bereitstellen eines kristallinen Siliziumsubstrats mit einer Frontseite und einer Rückseite und b) gleichzeitiges Diffundieren eines Phosphor-Dotanden auf wenigstens einem Teil der genannten Frontseite und wenigstens einem Teil der genannten Rückseite in das genannte Siliziumsubstrat solcherart, dass ein frontseitiger Phosphor-Diffusionsbereich mit einer ersten Diffusionstiefe und ein rückseitiger Diffusionsbereich mit derselben ersten Diffusionstiefe erzeugt werden und dass während der Diffusion des genannten Phosphor-Dotanden eine Schicht aus Phosphorsilikatglas in einem in situ-Schritt auf dem frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich sowie eine Schicht aus Phosphorsilikatglas in einem in situ-Schritt auf dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich gebildet wird.The method for producing a back contact solar cell according to this invention comprises the steps of a) providing a crystalline silicon substrate having a front side and a back side and b) simultaneously diffusing a phosphorus dopant on at least a part of said front side and at least a part of said back side in FIG said silicon substrate being such as to produce a front phosphorus diffusion region having a first diffusion depth and a backside diffusion region having the same first diffusion depth, and that during the diffusion of said phosphorus dopant, a layer of phosphosilicate glass in an in situ step on the front phosphorus Diffusion region and a layer of phosphosilicate glass is formed in an in situ step on the back phosphorus diffusion region.

In weiteren Verfahrensschritten gemäß dieser Erfindung werden als Schritt c) eine dielektrische Schicht auf der genannten Phosphorsilikatglasschicht auf wenigstens einem Teil der Rückseite des Silizumsubstrats ausgebildet, als Schritt d) wenigstens ein Teil der Phosphorsilikatglasschicht auf der Frontseite des Siliziumsubstrats abgetragen und als Schritt e) das nach der Durchführung der oben erwähnte Schritte erzeugte Produkt für einen bestimmten Zeitraum und bei einer bestimmten Temperatur erhitzt, wobei der genannte Zeitraum und die genannte Temperatur solcherart gewählt sind, dass der genannte frontseitige Phosphor-Diffusionsbereich und der genannte rückseitige Phosphor-Diffusionsbereich weiter in den Kristall eindringen bis zu einer zweiten Diffusionstiefe, die für den frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich nach dem Erhitzen eine andere ist als für den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich. Die für das Erhitzen üblichen Temperaturen und Dauern liegen bei 850–1050°C bzw. bei 10–300 Minuten.In further process steps according to this invention, as step c), a dielectric layer is formed on said phosphorosilicate glass layer on at least a part of the back side of the silicon substrate, as step d) at least part of the phosphosilicate glass layer on the front side of the silicon substrate is removed and as step e) after heating the product produced by the above-mentioned steps for a certain period of time and at a certain temperature, wherein said period and said temperature are selected such that said front phosphorus diffusion region and said rear phosphorus diffusion region further penetrate into the crystal to a second diffusion depth, which is different for the front phosphorus diffusion region after heating than for the backside phosphor diffusion region. The usual for heating Temperatures and durations are 850-1050 ° C or 10-300 minutes.

Vorzugsweise sind die Schritte in der oben erwähnten und durch die Reihenfolge der zugewiesenen Buchstaben der im Alphabet angegebnen Reihenfolge durchzuführen.Preferably, the steps are to be performed in the order mentioned above and by the order of the assigned letters of the alphabetical order.

Indem dafür gesorgt wird, dass der erste Diffusionsschritt die Ausbildung einer Phosphorsilikatglasschicht bewirkt, wird eine Quelle von Dotandenatomen auf der Oberfläche des Siliziumsubstrats bereitgestellt. Das Abtragen wenigstens eines Teils der genannten Phosphorsilikatglasschicht auf der Frontseite des Substrats bewirkt, dass die Menge der zusätzlich zur Verfügung stehenden Dotandenatome aus dieser Quelle für die Frontseite eine andere ist als für die Rückseite. Das Erhitzen führt dazu, dass die unterschiedliche Menge der zusätzlich zur Verfügung stehenden Dotandenatome in unterschiedlichen Diffusionsprofilen resultiert.By causing the first diffusion step to cause formation of a phosphosilicate glass layer, a source of dopant atoms is provided on the surface of the silicon substrate. The removal of at least a portion of said phosphorosilicate glass layer on the front side of the substrate causes the amount of additionally available dopant atoms from this source to be different than to the backside. The heating results in the different amount of additionally available dopant atoms resulting in different diffusion profiles.

Folglich kann mit Hilfe des Verfahrens gemäß dieser Erfindung gleichzeitig sowohl ein Phosphor-FSF als auch ein Phosphor-BSF gebildet werden, wodurch sich der zeit- und kostenintensive Bedarf zweier getrennter Prozessschritte erübrigt.Consequently, both a phosphorus-FSF and a phosphorus-BSF can be formed simultaneously with the aid of the process according to this invention, which obviates the time-consuming and cost-intensive requirement of two separate process steps.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird in Schritt a) ein n-Typ-Siliziumsubstrat bereitgestellt, weil dieses eine längere Lebensdauer aufweist.In an advantageous embodiment variant, an n-type silicon substrate is provided in step a) because it has a longer service life.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird die Phosphorsilikatglasschicht in Schritt d) vollständig von der Frontseite abgetragen, bevor auf der Frontseite des Siliziumsubstrats in Schritt e) eine zweite dielektrische Schicht ausgebildet wird.In a further advantageous embodiment variant, the phosphorosilicate glass layer is completely removed from the front side in step d), before a second dielectric layer is formed on the front side of the silicon substrate in step e).

Allgemein gesprochen ist es vorteilhaft, wenn eine Phosphorsilikatglasschicht von wenigstens 1 nm auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats vorhanden ist. Parameter, die zur Steuerung der Dicke verwendet werden können, sind z. B. die Diffusionstemperatur, die Diffusionsdauer, der O2-Gasfluss, der N2-Gasfluss und die Menge bzw. der Fluss der verwendeten Phosphor-Diffusionsquelle.Generally speaking, it is advantageous if a phosphosilicate glass layer of at least 1 nm is present on the backside of said silicon substrate. Parameters that can be used to control the thickness are, for. As the diffusion temperature, the diffusion duration, the O2 gas flow, the N2 gas flow and the amount or the flow of the phosphorus diffusion source used.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante, werden die Prozessbedingungen für Schritt d), insbesondere die Ätzdauer und die Konzentration des Ätzmittels in der Ätzlösung, solcherart gewählt, dass die Frontseite des aus der Durchführung von Schritt d) resultierenden Siliziumsubstrats hydrophob ist.In a further advantageous embodiment variant, the process conditions for step d), in particular the etching time and the concentration of the etchant in the etching solution, are selected such that the front side of the silicon substrate resulting from the implementation of step d) is hydrophobic.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante werden die erste dielektrische Schicht auf wenigstens einem Teil der Rückseite des Siliziumsubstrats und/oder die genannte zweite dielektrische Schicht auf der Frontseite des Siliziumsubstrats dazu verwendet, eine Diffusionsmaske in einem weiteren Produktionsschritt der Solarzelle bereit zu stellen. Solcherart kann eine Kreuzkontamination von Dotanden zuverlässig vermieden werden.In a further advantageous embodiment variant, the first dielectric layer on at least one part of the rear side of the silicon substrate and / or the said second dielectric layer on the front side of the silicon substrate are used to provide a diffusion mask in a further production step of the solar cell. In this way, cross-contamination of dopants can be reliably avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird zwischen der Durchführung von Schritt c) und der Durchführung von Schritt e) wenigstens der Schritt des Abtragens der dielektrischen Schicht auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats und das Abtragen des Phosphor-Diffusionsbereichs auf wenigstens einem Teil der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats, jedoch nicht auf der gesamten Rückseite des genannten Siliziumsubstrats sowie der Schritt des Reinigens der Teile, von denen die dielektrische Schicht auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats und auf der Rückseite des Phosphor-Diffusionsbereichs abgetragen wurde, durchgeführt, weil dies eine einfache und praktische Möglichkeit ist, die Bereiche, in denen Bor-dotiertes Material bereitgestellt werden soll, zu definieren. Es ist besonders vorteilhaft, wenn unter diesen Bedingungen Schritt e) in einer O2, N2 und Bor umfassenden Atmosphäre stattfindet, so dass ein Bor-diffundierter Bereich in jenen Teilen entsteht, in welchen die dielektrische Schicht auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats und auf der Rückseite des Phosphor-Bereichs abgetragen wurde. Dies führt zu einer weiteren Optimierung des Herstellungsprozesses, insbesondere in Bezug auf die Dauer, weil die Erhitzung, die zur Ausbildung eines Bor-diffundierten Bereichs, d. h. p-dotierter Teile des Siliziumsubstrats, erforderlich ist, gleichzeitig dazu verwendet werden kann, diejenigen Diffusionsprofile zu erzielen, die zu den erwünschten Eigenschaften des Phosphor-FSF und des Phosphor-BSF führen.In a further advantageous embodiment variant, between the execution of step c) and the implementation of step e) at least the step of removing the dielectric layer on the back side of said silicon substrate and the removal of the phosphorus diffusion region on at least a part of the backside of said silicon substrate but not all over the back side of said silicon substrate and the step of cleaning the parts from which the dielectric layer on the back side of said silicon substrate and on the back side of the phosphorus diffusion region has been removed, because this is a simple and practical possibility to define the areas in which boron-doped material is to be provided. It is particularly advantageous if under these conditions step e) takes place in an atmosphere comprising O 2, N 2 and boron, so that a boron-diffused region is formed in those parts in which the dielectric layer on the back side of said silicon substrate and on the back side of the phosphorus region was removed. This leads to a further optimization of the manufacturing process, especially in terms of duration, because the heating necessary to form a boron-diffused region, i. H. p-doped portions of the silicon substrate, may be used simultaneously to achieve those diffusion profiles that result in the desired properties of the phosphorus-FSF and the phosphorus-BSF.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante werden die Prozessbedingungen solcherart gewählt, dass nach Schritt e) die zweite Diffusionstiefe für den frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich kleiner ist als die zweite Diffusionstiefe für den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich.In a further advantageous embodiment variant, the process conditions are selected such that, after step e), the second diffusion depth for the front phosphorus diffusion region is smaller than the second diffusion depth for the rearward phosphorus diffusion region.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante werden die Prozessbedingungen solcherart gewählt, dass nach Schritt e) der erzielte Schichtwiderstand des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs niedriger ist als der Schichtwiderstand des frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs.In a further advantageous embodiment variant, the process conditions are selected such that, after step e), the sheet resistance of the backside phosphorus diffusion region obtained is lower than the sheet resistance of the front phosphorus diffusion region.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante wird nach Schritt f) eine dritte dielektrische Schicht (601) auf der Rückseite des Siliziumsubstrats (101) aufgebracht. Auf diese Weise kann die Bor-Diffusion aus Schritt f) passiviert werden.In a further advantageous embodiment variant, after step f) a third dielectric layer ( 601 ) on the backside of the silicon substrate ( 101 ) applied. In this way, the boron diffusion from step f) can be passivated.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante umfasst wenigstens eine der genannten dielektrischen Schichten eines, mehrere oder alle der Materialien Wasserstoff enthaltendes PECVD-Siliziumnitrid, Wasserstoff enthaltendes Siliziumkarbid, Wasserstoff enthaltendes Siliziumoxinitrid, Wasserstoff enthaltendes amorphes Silizium oder Siliziumoxid. Diese Materialien ermöglichen eine Passivierung der Oberfläche und der Antireflexionsschichten. Sie eignen sich darüber hinaus als Diffusionsgrenzschichten.In a further advantageous embodiment variant comprises at least one of said dielectric layers comprise one or more or all of the materials hydrogen-containing PECVD silicon nitride, hydrogen-containing silicon carbide, hydrogen-containing silicon oxynitride, hydrogen-containing amorphous silicon or silicon oxide. These materials allow passivation of the surface and the antireflection layers. They are also suitable as diffusion boundary layers.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante werden wenigstens ein rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich und wenigstens ein Bor-Diffusionsbereich kontaktiert, wobei die genannte Kontaktierung bei gleichzeitiger Metallisierung unter Verwendung derselben Metallpaste oder Metallquelle innerhalb eines einzigen Prozesschrittes erreicht wird. Dies führt zu einer weiteren Optimierung des Herstellungsprozesses.In a further advantageous embodiment variant, at least one backside phosphorus diffusion region and at least one boron diffusion region are contacted, said contacting being achieved with simultaneous metallization using the same metal paste or metal source within a single process step. This leads to a further optimization of the manufacturing process.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Abbildungen näher erläutert, die zeigen:The invention will now be explained in more detail with reference to the following figures, which show:

: Ein kristallines Siliziumsubstrat, wie in Schritt a) gemäß des Verfahrens dieser Erfindung bereitgestellt, A crystalline silicon substrate as provided in step a) according to the method of this invention,

: das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem Schritt b) durchgeführt wurde, : the crystalline silicon substrate after step b) has been performed,

: das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem die Schritte c) und d) durchgeführt wurden, : the crystalline silicon substrate after performing steps c) and d),

: Das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem Teile der dielektrischen Schicht von der Rückseite abgetragen wurden, eine zweite dielektrische Schicht auf der Frontseite des Siliziumsubstrats auf dem Phosphor-Diffusionsbereich aufgebracht wurde sowie Teile des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs abgetragen wurden, : The crystalline silicon substrate after portions of the dielectric layer have been removed from the back surface, a second dielectric layer has been deposited on the front side of the silicon substrate on the phosphorus diffusion region and portions of the backside phosphorus diffusion region have been removed,

: Das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem Schritt e) in einer Bor-Atmosphäre durchgeführt wurde, : The crystalline silicon substrate after step e) has been carried out in a boron atmosphere,

: Das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem eine dritte dielektrische Schicht auf der Rückseite des Siliziumsubstrats aufgebracht wurde, : The crystalline silicon substrate after a third dielectric layer has been deposited on the backside of the silicon substrate,

: Das kristalline Siliziumsubstrat aus , nachdem die rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereiche und die Bor-Diffusionsbereiche kontaktiert wurden und : The crystalline silicon substrate after the backside phosphorus diffusion regions and the boron diffusion regions have been contacted and

: In Experimenten gewonnene Daten, welche die Phosphor-Diffusionsprofile zeigen, einschließlich der Diffusionstiefe, die durch Anwendung der Schritte a) und b) des Verfahrens und nach Anwendung der Schritte a) bis e) des Verfahrens und der Ausbildung einer zweiten dielektrischen Schicht erhalten wurden. : Data obtained in experiments showing the phosphorus diffusion profiles, including the diffusion depth, obtained by using steps a) and b) of the process and after applying steps a) to e) of the process and forming a second dielectric layer ,

bis beziehen sich auf eine einzige Ausgestaltungsvariante des Verfahrens, weshalb hier identische Referenznummern verwendet werden. Die relative Dicke der Schichten und/oder Bereiche, wie in den Abbildungen gezeigt, wird teilweise in übertriebener Weise dargestellt, um die Wirkung der Anwendung bestimmter Verfahrensschritte zu verdeutlichen. Die Formulierung „modifiziertes kristallines Siliziumsubstrat”, wie unten verwendet, bezieht sich auf ein Siliziumsubstrat, dessen Eigenschaften verändert wurden, einschließlich auf ihm hergestellter oder ihm hinzugefügter Oberflächenschichten, und weist nicht lediglich auf Veränderungen der Siliziumsubstrat-Basis hin. to refer to a single embodiment variant of the method, which is why identical reference numbers are used here. The relative thickness of the layers and / or regions as shown in the figures is sometimes exaggerated to illustrate the effect of using certain process steps. The phrase "modified crystalline silicon substrate" as used below refers to a silicon substrate whose properties have been altered, including surface layers formed on or added thereto, and not merely indicative of variations in the silicon substrate base.

zeigt ein kristallines Siliziumsubstrat 101, wie in Schritt a) gemäß des Verfahrens dieser Erfindung bereitgestellt. Als Nächstes wird ein Phosphor-Dotand in das kristalline Siliziumsubstrat 101 diffundiert und zwar gleichzeitig auf der Frontseite und auf der Rückseite unter Verwendung bekannter Verfahren, beispielsweise in einem Rohrofen. shows a crystalline silicon substrate 101 as provided in step a) according to the method of this invention. Next, a phosphorus dopant becomes the crystalline silicon substrate 101 diffused at the same time on the front and on the back using known methods, for example in a tube furnace.

Wie in gezeigt, wird während dieses Prozesses modifiziertes kristallines Siliziumsubstrat erzeugt, einschließlich eines frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs 201 mit einer ersten Diffusionstiefe und eines rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs 203 mit derselben ersten Diffusionstiefe. Zusätzlich werden die Prozessbedingungen des Diffusionsprozesses, insbesondere Phosphorquelle, Temperatur, Dauer, O2-Gasfluss und N2-Gasfluss solcherart gewählt, dass während der Diffusion des genannten Phosphordotanden eine Schicht aus Phosphorsilikatglas 202 in einem in situ-Schritt auf dem frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs 201 gebildet wird und eine Schicht aus Phosphorsilikatglas 204 in einem in situ-Schritt auf dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs 203 gebildet wird, wie auch in gezeigt.As in As shown, a modified crystalline silicon substrate is produced during this process, including a front phosphorus diffusion region 201 with a first diffusion depth and a backside phosphorus diffusion region 203 with the same first diffusion depth. In addition, the process conditions of the diffusion process, in particular the phosphorus source, temperature, duration, O 2 gas flow and N 2 gas flow, are selected such that during the diffusion of said phosphorus dopant a layer of phosphosilicate glass 202 in an in situ step on the front phosphorus diffusion region 201 is formed and a layer of phosphosilicate glass 204 in an in situ step on the backside phosphorus diffusion region 203 is formed, as well as in shown.

Wie in gezeigt, wird als Nächstes die Phosphorsilikatglasschicht 202 auf der Frontseite des modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 abgetragen, vorzugsweise mittels Ätzens. Darüber hinaus wird eine erste dielektrische Schicht 305 auf wenigstens einem Teil der Rückseite des modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 gebildet und eine zweite dielektrische Schicht 306 wird auf der Frontseite des modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 gebildet. Zu diesem Zweck kann jedes in der Fachwelt bekannte Verfahren zur Ausbildung einer solchen Schicht auf einer Solarzelle angewendet werden.As in Next, the phosphosilicate glass layer is shown 202 on the front side of the modified crystalline silicon substrate 101 removed, preferably by means of etching. In addition, a first dielectric layer 305 on at least a part of the back side of the modified crystalline silicon substrate 101 formed and a second dielectric layer 306 becomes on the front side of the modified crystalline silicon substrate 101 educated. For this purpose, any method known in the art for forming such a layer on a solar cell can be used.

Die zweite dielektrische Schicht dient als Barriere, welche die diffundierte Phosphorschicht gegen eine spätere Diffusion mit Bor schützt. Als Alternative kann ein solcher Schutz auch dadurch geboten werden, dass die Wafer in einer Frontseite-gegen-Frontseite-Konfiguration für die Bor-Diffusion geladen werden. The second dielectric layer serves as a barrier which protects the diffused phosphor layer against later diffusion with boron. Alternatively, such protection can also be provided by charging the wafers in a front-to-front configuration for boron diffusion.

Nach diesen Schritten müssen in dem modifizierten kristallinen Siliziumsubstrat 101 noch p-dotierte Bereiche erzeugt werden. Um dies zu erreichen, wird als Erstes die in gezeigte Situation erzeugt. Teile der dielektrischen Schicht 305 auf der Rückseite werden solcherart abgetragen, dass sie nicht länger die gesamte Rückseite des in den vorangegangenen Prozessschritten erzeugten Bauelements überdeckt, um Teile der rückseitigen Phosphorsilikatglasschicht 204 zugänglich zu machen. Die zugänglich gemachten Teile werden ebenfalls abgetragen, vorzugsweise mittels Ätzens, um Teile des Phosphor-Diffusionsbereichs 203 zugänglich zu machen. Auch hier werden die so zugänglich gemachten Teile abgetragen. Verfahren zum Abtragen von Teilen einer dielektrischen Schicht 305 und Teilen einer rückseitigen Phosphor-Diffusionsschicht sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Durch dieses Abtragen werden Bereiche 401 mit abgetragener dielektrischer Schicht 305, abgetragener Phosphorsilikatglasschicht 204 und abgetragenem Phosphor-Diffusionsbereich 203 auf der Rückseite des solcherart modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 erzeugt. Mit anderen Worten, in den Bereichen 401 wurden sämtliche Modifizierungen des kristallinen Siliziumsubstrats 101, die sich auf der Rückseite des kristallinen Siliziumsubstrats 101 befanden, abgetragen.After these steps must be in the modified crystalline silicon substrate 101 still p-doped regions are generated. To achieve this, first in shown situation generated. Parts of the dielectric layer 305 on the back are removed such that they no longer cover the entire back of the device produced in the previous process steps to parts of the back phosphorosilicate glass layer 204 to make accessible. The exposed parts are also removed, preferably by etching, around parts of the phosphorus diffusion region 203 to make accessible. Again, the so accessible parts are removed. Method for removing parts of a dielectric layer 305 and sharing a backside phosphorus diffusion layer are well known in the art. This ablation becomes areas 401 with worn dielectric layer 305 , eroded phosphorosilicate glass layer 204 and ablated phosphorus diffusion region 203 on the back of the thus modified crystalline silicon substrate 101 generated. In other words, in the fields 401 were all modifications of the crystalline silicon substrate 101 , located on the back of the crystalline silicon substrate 101 were removed.

Anschließend wird die in gezeigte Situation erzeugt, indem das solcherart modifizierte kristalline Siliziumsubstrat 101 für einen gewissen Zeitraum erhitzt wird, üblicherweise zwischen 10 und 300 Minuten, bei einer hohen Temperatur, üblicherweise bei 850–1050°C, in einer O2, N2 und Bor umfassenden Atmosphäre. Einerseits führt dies zur Diffusion von Bor in das kristalline Siliziumsubstrat 101, andererseits zur Ausbildung von Bor-Diffusionsbereichen 501 in den Bereichen 401. Übliche Prozessparameter für die Erzeugung geeigneter Bor-Diffusionsbereiche 501 sind in der Fachwelt bekannt. Diese Parameter, insbesondere jene für die Dauer bzw. die Temperatur, sind ebenfalls dazu geeignet sicherzustellen, dass der frontseitige Phosphor-Diffusionsbereich 201 und die verbleibenden Teile des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs 203 sich weiter in den Kristall ausdehnen und zwar bis zu einer zweiten Diffusionstiefe, die sich von dem frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich 203A einerseits und dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich 203B andererseits unterscheidet, und zwar nach dem Erhitzen. Dieser Unterschied beruht auf der vorhandenen Menge von Phosphorsilikatglas auf Frontseite bzw. Rückseite des modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101, das während der Diffusion als Dotandenquelle fungiert.Subsequently, the in produced situation by the thus modified crystalline silicon substrate 101 for a period of time, usually between 10 and 300 minutes, at a high temperature, usually 850-1050 ° C, in an atmosphere comprising O2, N2 and boron. On the one hand, this leads to the diffusion of boron into the crystalline silicon substrate 101 on the other hand, to form boron diffusion regions 501 in the fields of 401 , Usual process parameters for the generation of suitable boron diffusion regions 501 are known in the art. These parameters, especially those for duration and temperature, are also suitable to ensure that the front phosphorus diffusion region 201 and the remaining parts of the backside phosphorus diffusion region 203 continue to expand into the crystal to a second diffusion depth, distinct from the front phosphorus diffusion region 203A on the one hand and the backside phosphor diffusion area 203B on the other hand, after heating. This difference is due to the amount of phosphosilicate glass present on the front side or rear side of the modified crystalline silicon substrate 101 which acts as dopant source during diffusion.

Als Nächstes wird die in gezeigte Situation erzeugt, indem eine dritte dielektrische Schicht auf der Rückseite des solcherart modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 aufgebracht wird, unter Verwendung bekannter Verfahren. Abschließend führt die Kontaktierung des modifizierten kristallinen Siliziumsubstrats 101 aus , d. h., die Kontaktierung des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs und des Bor-Diffusionsbereichs zu der in gezeigten Situation, einschließlich der Metallkontakte 701; 702, die gemäß jedes beliebigen in der Fachwelt bekannten Verfahrens erzeugt werden können. Allerdings ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass Produkte, die mit einem Verfahren gemäß dieser Erfindung hergestellt werden, durch simultane Metallisierung unter Verwendung derselben Metallpaste oder Metallquelle in einem einzigen Prozessschritt kontaktiert werden können.Next is the in produced situation by a third dielectric layer on the back of the thus modified crystalline silicon substrate 101 is applied using known methods. Finally, the contacting of the modified crystalline silicon substrate 101 out that is, the contacting of the backside phosphorus diffusion region and the boron diffusion region to that in shown situation, including the metal contacts 701 ; 702 which can be generated according to any method known in the art. However, it is important to note that products made by a process according to this invention can be contacted by simultaneous metallization using the same metal paste or metal source in a single process step.

veranschaulicht die Phosphor-Diffusionsprofile, einschließlich der Diffusionstiefe, die einerseits durch die Anwendung der Schritte a) und b) des Verfahrens und andererseits nach Anwendung der Schritte a) bis f) des Verfahrens erzielt wurden, unter Verwendung von in Experimenten gewonnenen Diffusionsdaten. Dreiecke markieren die anfängliche P-Diffusion in sowohl dem frontseitigen als auch dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich, Kreise markieren die Phosphor-Diffusion nach dem Erhitzen auf der Rückseite und Quadrate markieren die Phosphor-Diffusion nach dem Erhitzen auf der Frontseite. Diese Daten beweisen, dass der oben dargestellte Ansatz, der auf einer gleichzeitigen Diffusion des n-Dotanden in die Frontseite und die Rückseite, des kristallinen Siliziumsubstrats basiert, in der Tat einen signifikanten Unterschied in den Diffusionprofilen erzeugt, für die gemäß der nach dem aktuellen Stand der Technik bekannten Verfahren immer zwei getrennte Diffusionsprozesse erforderlich sind. FIG. 3 illustrates the phosphorus diffusion profiles, including the diffusion depth, obtained on the one hand by the use of steps a) and b) of the method and on the other hand after application of steps a) to f) of the method, using diffusion data obtained in experiments. Triangles mark the initial P-diffusion in both the front and back phosphor diffusion areas, circles mark the phosphorus diffusion after heating on the back, and squares mark the phosphorus diffusion after heating on the front. These data demonstrate that the approach outlined above, based on concurrent diffusion of the n-type dopant into the front and back of the crystalline silicon substrate, indeed produces a significant difference in diffusion profiles for the current state of the art known in the art always two separate diffusion processes are required.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
Kristallines SiliziumsubstratCrystalline silicon substrate
201201
Frontseitiger Phosphor-Diffusionsbereich mit erster DiffusionstiefeFront phosphorus diffusion area with first diffusion depth
202202
PhosphorsilikatglasschichtPhosphorus silicate glass layer
203203
Rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich mit erster DiffusionstiefeBackside phosphor diffusion area with first diffusion depth
204204
PhosphorsilikatglasschichtPhosphorus silicate glass layer
305305
Erste dielektrische SchichtFirst dielectric layer
306306
Zweite dielektrische SchichtSecond dielectric layer
401401
Teil mit abgetragener dielektrischer Schicht und abgetragenem Phosphor-DiffusionsbereichPart with eroded dielectric layer and removed phosphorus diffusion region
501501
Bor-DiffusionsbereichBoron diffusion region
201A 201A
Frontseitiger Phosphor-Diffusionsbereich nach dem ErhitzenFront phosphorus diffusion area after heating
203A203A
rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich nach dem Erhitzenbackside phosphor diffusion area after heating
601601
Dritte dielektrische SchichtThird dielectric layer
701701
Kontakt zum rückseitigen. Phosphor-DiffusionsbereichContact to the back. Phosphorus diffusion region
702702
Kontakt zum Bor-DiffusionsbereichContact to the boron diffusion region

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6998288 B1 [0005] US 6998288 B1 [0005]
  • US 7135350 B1 [0005] US 7135350 B1 [0005]
  • WO 2009/074469 A2 [0005] WO 2009/074469 A2 [0005]

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung einer Rückkontakt-Solarzelle, umfassend die Schritte a) Bereitstellen eines Siliziumsubstrats (101) mit einer Frontseite und einer Rückseite; b) gleichzeitiges Diffundieren eines Phosphor-Dotanden auf wenigstens einem Teil der genannten Frontseite und wenigstens einem Teil der genannten Rückseite in das genannte kristalline Siliziumsubstrat (101), wodurch ein frontseitiger Phosphor-Diffusionsbereich (201) mit einer ersten Diffusionstiefe und ein rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich (203) mit derselben ersten Diffusionstiefe erzeugt wird, wobei während der Diffusion des genannten Phosphor-Dotanden in einem in situ-Schritt eine Schicht aus Phosphorsilikatglas (202) auf dem frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (201) und in einem in situ-Schritt eine Schicht aus Phosphorsilikatglas (204) auf dem rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203) gebildet wird; c) Bilden einer ersten dielektrischen Schicht (305) auf wenigstens einem Teil der Rückseite des Siliziumsubstrats (101); d) Abtragen von wenigstens Teilen der Phosphorsilikatglasschicht (202) auf der Frontseite des Siliziumsubstrats (101); e) Erhitzen des durch die Durchführung der Schritte a) bis d) erzielten Produkts wie oben beschrieben für einen bestimmten Zeitraum und bei einer bestimmten Temperatur, wobei der genannte Zeitraum und die genannte Temperatur solcherart zu wählen sind, dass der genannte frontseitige Phosphor-Diffusionsbereich (201) und der genannte rückseitige Phosphor-Diffusionsbereich (203) sich weiter in den Kristall ausdehnen bis zu einer zweiten Diffusionstiefe, die nach dem Erhitzen für den frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203A) eine andere ist als für den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203B).Method for producing a back contact solar cell, comprising the steps of a) providing a silicon substrate ( 101 ) with a front and a back; b) simultaneously diffusing a phosphorus dopant on at least part of said front side and at least part of said backside into said crystalline silicon substrate ( 101 ), whereby a front phosphorus diffusion region ( 201 ) having a first diffusion depth and a backside phosphorus diffusion region ( 203 ) is produced with the same first diffusion depth, wherein during the diffusion of said phosphorus dopant in an in situ step, a layer of phosphosilicate glass ( 202 ) on the front phosphorus diffusion region ( 201 ) and in an in situ step a layer of phosphosilicate glass ( 204 ) on the backside phosphorus diffusion region ( 203 ) is formed; c) forming a first dielectric layer ( 305 ) on at least a part of the backside of the silicon substrate ( 101 ); d) removal of at least parts of the phosphosilicate glass layer ( 202 ) on the front side of the silicon substrate ( 101 ); e) heating the product obtained by carrying out steps a) to d) as described above for a certain period of time and at a specific temperature, wherein said period and said temperature are to be selected such that said front phosphorus diffusion region ( 201 ) and said backside phosphorus diffusion region ( 203 ) continue to expand into the crystal to a second depth of diffusion which, after heating, for the front phosphorus diffusion region (FIG. 203A ) is other than for the backside phosphorus diffusion region ( 203B ). Verfahren gemäß Anspruch 1, in welchem in Schritt a) ein n-Typ-Siliziumsubstrat (101) bereitgestellt wird.Process according to claim 1, wherein in step a) an n-type silicon substrate ( 101 ) provided. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, in welchem in Schritt d) die Phosphorsilikatglasschicht vollständig von der Frontseite des Siliziumsubstrats (101) abgetragen wird und vor Schritt e) eine zweite dielektrische Schicht (306) auf der Frontseite des Siliziumsubstrats (101) gebildet wird.Method according to claim 1 or 2, in which in step d) the phosphorosilicate glass layer is completely removed from the front side of the silicon substrate ( 101 ) and before step e) a second dielectric layer ( 306 ) on the front side of the silicon substrate ( 101 ) is formed. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, in welchem die Prozessbedingungen für Schritt d) solcherart gewählt werden, dass die Frontseite des Siliziumsubstrats (101), wie nach Durchführung von Schritt d) erzielt, hydrophob ist.Method according to one of claims 1 to 3, in which the process conditions for step d) are selected such that the front side of the silicon substrate ( 101 ) obtained after performing step d) is hydrophobic. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, in welchem die erste dielektrische Schicht (305) auf wenigstens einem Teil der Rückseite des Siliziumsubstrats und/oder die genannte zweite dielektrische Schicht (306) auf der Frontseite des Siliziumsubstrats (101) dazu verwendet werden, eine Diffusionsmaske in einem anschließenden Produktionsschritt der Solarzelle bereit zu stellen.Method according to one of claims 1 to 4, in which the first dielectric layer ( 305 ) on at least a part of the rear side of the silicon substrate and / or the said second dielectric layer ( 306 ) on the front side of the silicon substrate ( 101 ) are used to provide a diffusion mask in a subsequent production step of the solar cell. Verfahren gemäß Anspruch 1, in welchem zwischen der Durchführung von Schritt c) und der Durchführung von Schritt e) wenigstens die folgenden Schritte – Abtragen der dielektrischen Schicht (305) auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats und des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs (203) auf wenigstens einem Teil der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats (101), jedoch nicht auf der gesamten Oberfläche des genannten Siliziumsubstrats (101), und – Reinigen der Teile (401), von welchen die dielektrische Schicht (305) auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats und des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs (203) abgetragen wurden, durchgeführt werden.Method according to claim 1, in which between the execution of step c) and the execution of step e) at least the following steps - removal of the dielectric layer ( 305 ) on the back side of said silicon substrate and the backside phosphorus diffusion region ( 203 ) on at least a part of the rear side of said silicon substrate ( 101 ), but not on the entire surface of said silicon substrate ( 101 ), and - cleaning the parts ( 401 ), of which the dielectric layer ( 305 ) on the back side of said silicon substrate and the backside phosphorus diffusion region ( 203 ) were carried out. Verfahren gemäß Anspruch 6, in welchem Schritt e) in einer sich aus O2, N2 und Bor umfassenden Atmosphäre stattfindet, so dass ein Bor-diffundierter Bereich (501) in jenen Teilen entsteht, in welchen die dielektrische Schicht (305) auf der Rückseite des genannten Siliziumsubstrats (101) und auf den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich abgetragen wurde.Method according to claim 6, in which step e) takes place in an atmosphere comprising O 2, N 2 and boron, so that a boron-diffused region ( 501 ) arises in those parts in which the dielectric layer ( 305 ) on the backside of said silicon substrate ( 101 ) and was ablated on the back phosphorus diffusion region. Verfahren gemäß einem der der Ansprüche 1 bis 7, in welchem die Prozessbedingungen solcherart gewählt werden, dass nach Schritt e) die zweite Diffusionstiefe für den frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (201A) kleiner ist als die zweite Diffusionstiefe für den rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereich (203A).Method according to one of claims 1 to 7, in which the process conditions are selected such that after step e) the second diffusion depth for the front phosphorus diffusion region (FIG. 201A ) is smaller than the second diffusion depth for the backside phosphorus diffusion region ( 203A ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, in welchem die Prozessbedingungen solcherart gewählt werden, dass nach Schritt e) der erzielte Schichtwiderstand des rückseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs (201A) niedriger ist als der Schichtwiderstand des frontseitigen Phosphor-Diffusionsbereichs (203A).Method according to one of Claims 1 to 8, in which the process conditions are selected such that after step e) the sheet resistance of the backside phosphorus diffusion region ( 201A ) is lower than the sheet resistance of the front phosphorus diffusion region ( 203A ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, in welchem nach Schritt e) eine dritte dielektrische Schicht (601) auf der Rückseite des Siliziumsubstrats (101) aufgebracht wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein after step e) a third dielectric layer ( 601 ) on the backside of the silicon substrate ( 101 ) is applied. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, in welchem wenigstens eine der genannten dielektrischen Schichten (305; 306; 601) eines, mehrere oder alle der Materialien Wasserstoff enthaltendes PECVD-Siliziumnitrid, Wasserstoff enthaltendes Siliziumkarbid, Wasserstoff enthaltendes Siliziumoxinitrid, Wasserstoff enthaltendes amorphes Silizium oder Siliziumoxid umfasst.Method according to one of claims 1 to 10, in which at least one of said dielectric layers ( 305 ; 306 ; 601 ) one, several or all of the materials hydrogen-containing PECVD silicon nitride, hydrogen-containing silicon carbide, hydrogen-containing Silicon oxynitride, hydrogen-containing amorphous silicon or silicon oxide. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, in welchem wenigstens ein rückseitiger Phosphor-Diffusionsbereich (203A) und wenigstens ein Bor-Diffusionsbereich (501) kontaktiert werden, wobei die genannte Kontaktierung bei gleichzeitiger Metallisierung unter Verwendung derselben Metallpaste oder Metallquelle innerhalb eines einzigen Prozessschrittes erreicht wird.Method according to one of claims 1 to 11, in which at least one phosphorus diffusion region ( 203A ) and at least one boron diffusion region ( 501 ), wherein said contacting is achieved with simultaneous metallization using the same metal paste or metal source within a single process step.
DE102010024835A 2010-06-23 2010-06-23 Method for fabrication of a backside contact solar cell Withdrawn DE102010024835A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010024835A DE102010024835A1 (en) 2010-06-23 2010-06-23 Method for fabrication of a backside contact solar cell
PCT/EP2011/003066 WO2011160819A2 (en) 2010-06-23 2011-06-21 Method for fabrication of a back side contact solar cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010024835A DE102010024835A1 (en) 2010-06-23 2010-06-23 Method for fabrication of a backside contact solar cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010024835A1 true DE102010024835A1 (en) 2011-12-29

Family

ID=44629833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010024835A Withdrawn DE102010024835A1 (en) 2010-06-23 2010-06-23 Method for fabrication of a backside contact solar cell

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102010024835A1 (en)
WO (1) WO2011160819A2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102574A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 centrotherm cell & module GmbH Method for manufacturing back contact solar cell, involves diffusing second type dopant containing paste into solar cell substrate in common-emitter type impurity regions by sintering second type dopant containing paste
DE102013102573A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 centrotherm cell & module GmbH Method for manufacturing solar cell e.g. interdigitated-back contact solar cell, involves cleaning cell substrate, and diffusing boron from boron source layer and diffusing phosphorus into solar cell substrate in common diffusion step
CN109809699A (en) * 2019-01-21 2019-05-28 西北大学 A kind of p-doped glass powder and preparation method and the method for preparing positive silver paste used for solar batteries using it

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103606596B (en) * 2013-11-26 2016-08-17 英利集团有限公司 Phosphorus doping silicon chip, its manufacture method, solar battery sheet and preparation method thereof
CN107785456A (en) * 2017-09-27 2018-03-09 泰州中来光电科技有限公司 A kind of preparation method of back contact solar cell
CN113948611B (en) * 2021-10-15 2023-12-01 浙江爱旭太阳能科技有限公司 P-type IBC battery, preparation method thereof, assembly and photovoltaic system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998288B1 (en) 2003-10-03 2006-02-14 Sunpower Corporation Use of doped silicon dioxide in the fabrication of solar cells
WO2009074469A2 (en) 2007-12-11 2009-06-18 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Rear-contact solar cell having large rear side emitter regions and method for producing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090227095A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Nicholas Bateman Counterdoping for solar cells
DE102009015764A1 (en) * 2008-10-31 2010-06-17 Bosch Solar Energy Ag Process for producing monocrystalline n-silicon back contact solar cells
KR101002282B1 (en) * 2008-12-15 2010-12-20 엘지전자 주식회사 Solar cell and manufacturing method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6998288B1 (en) 2003-10-03 2006-02-14 Sunpower Corporation Use of doped silicon dioxide in the fabrication of solar cells
US7135350B1 (en) 2003-10-03 2006-11-14 Sunpower Corporation Use of doped silicon dioxide in the fabrication of solar cells
WO2009074469A2 (en) 2007-12-11 2009-06-18 Institut Für Solarenergieforschung Gmbh Rear-contact solar cell having large rear side emitter regions and method for producing the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102574A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 centrotherm cell & module GmbH Method for manufacturing back contact solar cell, involves diffusing second type dopant containing paste into solar cell substrate in common-emitter type impurity regions by sintering second type dopant containing paste
DE102013102573A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 centrotherm cell & module GmbH Method for manufacturing solar cell e.g. interdigitated-back contact solar cell, involves cleaning cell substrate, and diffusing boron from boron source layer and diffusing phosphorus into solar cell substrate in common diffusion step
CN109809699A (en) * 2019-01-21 2019-05-28 西北大学 A kind of p-doped glass powder and preparation method and the method for preparing positive silver paste used for solar batteries using it

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011160819A2 (en) 2011-12-29
WO2011160819A3 (en) 2013-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1977442B1 (en) Method for fabricating a semiconductor component having regions with different levels of doping
DE112010005344B4 (en) Method for producing a solar cell with back contact
DE3135933A1 (en) SOLAR CELL AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
DE102010024835A1 (en) Method for fabrication of a backside contact solar cell
DE112014004397T5 (en) Epitaxial silicon solar cells with moisture barrier
DE112014004401T5 (en) Improved porosity
DE102009041546A1 (en) Process for the production of solar cells with selective emitter
DE112015002554T5 (en) Relative doping concentration levels in solar cells
DE102013204923A1 (en) photovoltaic module
DE112009000788T5 (en) Production process for solar cells, production device for solar cells and solar cell
DE102011000753A1 (en) Solar cell, solar module and method for producing a solar cell
DE212013000122U1 (en) Hybrid solar cell
DE102011088899A1 (en) Back contact solar cell and method of making a back contact solar cell
DE102007012268A1 (en) Process for producing a solar cell and solar cell produced therewith
DE102014103303A1 (en) Process for producing solar cells with simultaneously etched-back doped regions
EP2823505B1 (en) Method for producing a doped region in a semiconductor layer
DE102010010813A1 (en) Method for doping a semiconductor substrate and solar cell with two-stage doping
DE102011010077A1 (en) Photovoltaic solar cell and process for its production
DE102019122637B4 (en) Process for producing a metallic contacting structure of a photovoltaic solar cell
DE102017117877A1 (en) Solar cell and process for producing a solar cell
DE102017108077A1 (en) Solar cell production method
DE102010020557A1 (en) Method for producing a single-contact solar cell from a silicon semiconductor substrate
DE112012001067T5 (en) Photovoltaic device, manufacturing method for this, and photovoltaic module
DE102022116798A1 (en) Back-contacted solar cell with passivated contacts and manufacturing process
DE102015107842B3 (en) Method for producing a solar cell with oxidized intermediate regions between poly-silicon contacts

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned