DE102010025281A1 - Method for local removal of a surface layer and solar cell - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur lokalen Entfernung einer Oberflächenschicht (36), die auf einer Textur (30) eines texturierten Substrats aufgebracht ist, wobei die Textur (30) eine Vielzahl von Strukturelementen (32) mit Strukturspitzen (34) und/oder Strukturkanten aufweist, aufweisend die Schritte des lokalen Bestrahlungs der Textur (30) durch die Oberflächenschicht (36) hindurch mittels einer die Oberflächenschicht (36) zumindest partiell durchdringenden und von der Textur (30) zumindest partiell absorbierten Laserstrahlung, deren Intensität so eingestellt ist, dass die Textur (30) mittels der Laserstrahlung lokal angeschmolzen und nachfolgend rekristallisiert wird (16), wobei die Oberflächenschicht (36) im Bereich der Strukturspitzen (34) und/oder der Strukturkanten lokal so geöffnet wird, dass die Öffnungen nach der lokalen Bestrahlung der Textur (30) um die Strukturspitzen (34) und/oder die Strukturkanten herum von zusammenhängenden nicht geöffneten Bereichen der Oberflächenschicht (36) vollständig umgeben sind, und des Entfernens (18) der rekristallisierten Bereiche (38) der Textur (30) in einem Ätzschritt mittels eines Ätzmediums, wobei die Oberflächenschicht (36) abseits der rekristallisierten Bereiche (38) als Ätzmaskierung gegenüber dem Ätzmedium verwendet wird, sowie Solarzelle (70).A method for the local removal of a surface layer (36) applied to a texture (30) of a textured substrate, the texture (30) having a plurality of structural elements (32) with structural tips (34) and / or structural edges, comprising the steps the local irradiation of the texture (30) through the surface layer (36) by means of a laser radiation which at least partially penetrates the surface layer (36) and is at least partially absorbed by the texture (30), the intensity of which is set so that the texture (30) by means of the laser radiation is locally melted and subsequently recrystallized (16), the surface layer (36) in the region of the structure tips (34) and / or the structure edges being opened locally so that the openings around the structure tips after the local irradiation of the texture (30) (34) and / or the structure edges around contiguous, unopened areas of the surface layer (36) completely are surrounded, and the removal (18) of the recrystallized areas (38) of the texture (30) in an etching step by means of an etching medium, the surface layer (36) apart from the recrystallized areas (38) being used as an etching mask against the etching medium, as well as a solar cell (70).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur lokalen Entfernung einer auf einer Textur aufgebrachten Oberflächenschicht sowie eine Solarzelle gemäß dem Obergriff des Anspruchs 10.The invention relates to a method for the local removal of a surface layer applied to a texture and to a solar cell according to the preamble of claim 10.

In verschiedenen Anwendungsfällen ist es erforderlich, eine Oberflächenschicht lokal von einer Mikrostruktur zu entfernen. Beispielsweise ist in DE 10 2008 056 456 A1 ein Verfahren zur Herstellung einer Solarzelle mit einer zweistufigen Dotierung beschrieben, bei welchem eine auf ein texturiertes Solarzellensubstrat aufgebrachte Siliziumoxidschicht lokal zu entfernen ist. Bekannterweise kann dies durch Laserablation realisiert werden. Dabei wird das Solarzellensubstrat in den entsprechenden Bereichen mit Laserstrahlung bestrahlt und unterhalb der Siliziumoxidschicht gelegenes Solarzellensubstratmaterial verdampft, sodass die auf dem verdampften Solarzellensubstratmaterial angeordnete Siliziumoxidschicht abgesprengt wird. Die auf dem texturierten Solarzellensubstrat vorhandene Textur, welche eine Mikrostrukturierung darstellt, wird hierbei beschädigt. Dies wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad der Solarzelle aus. Um dies zu vermeiden, können die Laserschäden durch Ätzen entfernt werden. Hierbei wird jedoch die Textur entfernt oder zumindest eingeebnet. Bei Solarzellen hat dies Wirkungsgradeinbußen zur Folge.In various applications, it is necessary to locally remove a surface layer from a microstructure. For example, in DE 10 2008 056 456 A1 a method for producing a solar cell with a two-stage doping described, in which a deposited on a textured solar cell substrate silicon oxide layer is to be removed locally. Known, this can be realized by laser ablation. In this case, the solar cell substrate is irradiated in the corresponding areas with laser radiation and vaporized below the silicon oxide layer located solar cell substrate material so that the arranged on the evaporated solar cell substrate material silicon oxide layer is blasted off. The texture present on the textured solar cell substrate, which represents a microstructure, is damaged here. This has a negative effect on the efficiency of the solar cell. To avoid this, the laser damage can be removed by etching. Here, however, the texture is removed or at least leveled. For solar cells, this results in loss of efficiency.

Um dies zu verhindern, können beim Ätzen des Laserschadens Texturätzlösungen verwendet werden, sodass auch nach dem Laserschadenätzen eine Textur vorhanden ist. Die Verwendung von Texturätzlösungen erhöht jedoch den Fertigungsaufwand. Zudem können in vielen Anwendungsfällen nicht alle oder gar keine Texturätzlösung verwendet werden, da bestehende Oberflächen schichten, im geschilderten Fall der Solarzelle beispielsweise die Siliziumoxidschicht, nicht entfernt werden dürfen.In order to prevent this, texture etching solutions can be used in the etching of the laser damage, so that a texture is present even after the laser damage etching. However, the use of texture etching solutions increases manufacturing costs. In addition, not all or no textured etch solution can be used in many applications, since existing surfaces layers, in the case of the solar cell, for example, the silicon oxide layer, may not be removed.

Bei der Laserablation werden üblicherweise Laser eingesetzt, welche Laserpulse mit einer Dauer im Nanosekundenbereich aussenden. Der bei der Laserablation entstehende Laserschaden kann grundsätzlich durch die Verwendung von Laserpulsen mit sehr kurzen Pulsdauern reduziert werden. Für das geschilderte Beispiel der Solarzelle wären Laser mit einer Pulslänge im Pico- oder gar Femtosekunden zu verwenden, um den entstehenden Laserschaden derart zu verringern, dass bei einem nachfolgenden Ätzen des Laserschadens eine Einebnung der Textur hinreichend vermieden werden kann. Laser mit derartig kurzen Pulsdauern erhöhen den Fertigungsaufwand jedoch erheblich.In the case of laser ablation, lasers are usually used which emit laser pulses having a duration in the nanosecond range. The laser damage resulting from the laser ablation can basically be reduced by using laser pulses with very short pulse durations. For the described example of the solar cell, lasers having a pulse length in the picosecond or even femtosecond range would have to be used in order to reduce the resulting laser damage such that a leveling of the texture can be sufficiently avoided in a subsequent etching of the laser damage. However, lasers with such short pulse durations considerably increase the manufacturing outlay.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem aufwandsgünstig eine auf der Textur eines texturierten Substrats angeordnete Oberflächenschicht lokal und unter weitgehender Beibehaltung der Textur mittels Laserstrahlung entfernt werden kann.Against this background, the object of the present invention is to provide a method with which a low-cost surface layer arranged on the texture of a textured substrate can be locally removed by laser radiation while largely retaining the texture.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine aufwandsgünstig herstellbare Solarzelle mit verbessertem Wirkungsgrad zur Verfügung zu stellen.Furthermore, the invention has for its object to provide a cost-effectively producible solar cell with improved efficiency available.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 10.This object is achieved by a solar cell having the features of claim 10.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht die lokale Entfernung einer Oberflächenschicht, die auf einer Textur eines texturierten Substrats aufgebracht ist, vor, wobei die Textur eine Vielzahl von Strukturelementen mit Strukturspitzen und/oder Strukturkanten aufweist. Zunächst erfolgt eine lokale Bestrahlung der Textur durch die Oberflächenschicht hindurch mittels einer die Oberflächenschicht (36) zumindest partiell durchdringenden und von der Textur zumindest partiell absorbierten Laserstrahlung, deren Intensität so eingestellt ist, dass die Textur (30) mittels der Laserstrahlung lokal angeschmolzen und nachfolgend rekristallisiert wird, wobei die Oberflächenschicht im Bereich der Strukturspitzen und/oder Strukturkanten lokal so geöffnet wird, dass die Öffnungen nach der lokalen Bestrahlung der Textur um die Strukturspitzen und/oder Strukturkanten herum von zusammenhängenden nicht geöffneten Bereichen der Oberflächenschicht vollständig umgeben sind, wobei diese nicht geöffneten Bereiche vorzugsweise zwischen den Strukturspitzen und/oder Strukturkanten einander benachbarter Strukturelemente verlaufen. Anschließend erfolgt das Entfernen der rekristallisierten Bereiche der Textur in einem Ätzschritt mittels eines Ätzmediums, wobei die Oberflächenschicht abseits der rekristallisierten Bereiche als Ätzmaskierung gegenüber dem Ätzmedium verwendet wird, sodass hier kein Texturmaterial abgetragen wird.The method according to the invention provides for the local removal of a surface layer applied to a texture of a textured substrate, the texture having a plurality of structural elements with structure tips and / or structure edges. First, a local irradiation of the texture through the surface layer by means of a surface layer ( 36 ) at least partially penetrating and at least partially absorbed by the texture laser radiation whose intensity is adjusted so that the texture ( 30 ) is locally melted by means of the laser radiation and subsequently recrystallized, the surface layer in the region of the structure tips and / or structure edges being opened locally such that the openings after the local irradiation of the texture around the structure tips and / or structure edges are surrounded by coherent unopened regions Surface layer are completely surrounded, these non-open areas preferably extend between the structural peaks and / or structural edges of adjacent structural elements. Subsequently, the removal of the recrystallized regions of the texture in an etching step by means of an etching medium, wherein the surface layer is used off the recrystallized areas as Ätzmaskierung against the etching medium, so that no texture material is removed here.

Die Textur des texturierten Substrats kann durch eine Mikrostruktur gebildet sein. Das texturierte Substrat ist vorzugsweise ein texturiertes Siliziumsubstrat. Unter Texturmaterial soll immer das Material verstanden werden, aus dem die Textur besteht.The texture of the textured substrate may be formed by a microstructure. The textured substrate is preferably a textured silicon substrate. Texture material should always be understood as the material of which the texture is made.

Die Textur weist Strukturspitzen und/oder Strukturkanten auf, wobei unter den Strukturkanten die gemeinsame Grenzlinie zweier aneinander grenzender, eine unterschiedliche Orientierung der Flächennormalen aufweisenden Oberflächenelemente der Texturoberfläche zu verstehen ist.The texture has structure tips and / or structure edges, whereby, below the structure edges, the common boundary line of two adjacent, a different orientation of the Surface-normal surface elements of the textured surface is to be understood.

Wie eingangs erläutert, würde bei einer Laserablation das Texturmaterial infolge absorbierter Laserstrahlung verdampft werden. Durch den entstehenden Dampfdruck des verdampften Materials würde die Oberflächenschicht abgesprengt werden. Dies tritt erst ab einer gewissen Laserintensität ein, welche einen hinreichend großen Energieeintrag ermöglicht. Im Sinne der vorliegenden Erfindung liegt die Intensität der Laserstrahlung unter dieser gewissen Laserintensität, der sogenannten Ablationsschwelle, wenn kein oder nur so wenig Texturmaterial verdampft wird, dass die Oberflächenschicht nicht abgesprengt wird.As explained above, in the case of a laser ablation, the texture material would be vaporized as a result of absorbed laser radiation. Due to the resulting vapor pressure of the vaporized material, the surface layer would be blasted off. This occurs only from a certain laser intensity, which allows a sufficiently large energy input. For the purposes of the present invention, the intensity of the laser radiation is below this certain laser intensity, the so-called ablation threshold, when no or only so little texture material is vaporized that the surface layer is not blasted off.

Bei. dem erfindungsgemäßen Verfahren wird während dem lokalen Anschmelzen und/oder der Rekristallisation die Oberflächenschickt lokal geöffnet. Dies ist dahingehend zu verstehen, dass die rekristallisierten Bereiche zumindest nicht mehr vollständig von der Oberflächenschicht bedeckt sind. Infolgedessen können sie im Weiteren von dem Ätzmedium angegriffen und entfernt werden.In. In the method according to the invention, the surface is sent open locally during local melting and / or recrystallization. This is to be understood in that the recrystallized areas are at least no longer completely covered by the surface layer. As a result, they may subsequently be attacked and removed by the etchant.

Als Ätzmedium können alkalische Ätzlösungen, beispielsweise eine wässrige KOH- oder eine wässrige NaOH-Lösung, ohne texturierend wirkende Zusätze verwendet werden.As an etching medium, alkaline etching solutions, for example an aqueous KOH or an aqueous NaOH solution, can be used without texturizing additives.

Als Oberflächenschicht kann beispielsweise eine Siliziumoxidschicht verwendet werden. Deren Dicke beträgt vorzugsweise 2 bis 70 nm, besonders bevorzugt 10 bis 70 nm. Alternativ kann unter anderem eine Siliziumnitridschicht als Oberflächenschicht verwendet werden. Deren Dicke beträgt vorzugsweise 20 bis 150 nm.As a surface layer, for example, a silicon oxide layer can be used. Its thickness is preferably 2 to 70 nm, particularly preferably 10 to 70 nm. Alternatively, inter alia, a silicon nitride layer may be used as the surface layer. Its thickness is preferably 20 to 150 nm.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich bewährt bei der Entfernung einer Oberflächenschicht von einer Textur, deren Strukturelemente im Wesentlichen einen Strukturdurchmesser von weniger als 100 μm, vorzugsweise von weniger als 50 μm und besonders bevorzugt von weniger als 15 μm aufweisen. Die Höhe der Strukturelemente beträgt vorteilhafterweise 3 bis 15 μm.The method according to the invention has proven useful in the removal of a surface layer from a texture whose structural elements have substantially a structural diameter of less than 100 μm, preferably less than 50 μm and particularly preferably less than 15 μm. The height of the structural elements is advantageously 3 to 15 microns.

Bevorzugt werden Strukturspitzen der Textur angeschmolzen und rekristallisiert. Unter Strukturspitzen sind dabei die am weitesten hervorstehenden Bereiche der einzelnen Strukturelemente der Textur zu verstehen. Ein Anschmelzen der Strukturspitzen lässt sich beispielsweise unter Ausnutzung von Wärmestaueffekten, beziehungsweise schlechtem Wärmeabfluss, und/oder optischen Effekten bei der Bestrahlung der Textur mit Laserstrahlung realisieren. Vorteilhafterweise werden die Strukturspitzen über eine Querschnittsfläche von weniger als 5 μm2 hinweg angeschmolzen, vorzugsweise über eine Querschnittsfläche von weniger als 1 μm2 hinweg.Preferably, texture peaks of the texture are melted and recrystallized. Structure peaks are to be understood as meaning the furthest protruding areas of the individual structural elements of the texture. Melting of the structure tips can be achieved, for example, by utilizing heat accumulation effects or poor heat dissipation, and / or optical effects during the irradiation of the texture with laser radiation. Advantageously, the structure tips are fused over a cross-sectional area of less than 5 μm 2 , preferably over a cross-sectional area of less than 1 μm 2 .

Alternativ können Strukturkanten der Textur zumindest teilweise angeschmolzen und rekristallisiert werden. Sind die Strukturelemente der Textur beispielsweise als Pyramiden ausgebildet, so können Kanten dieser Pyramiden ganz oder teilweise angeschmolzen und anschließend rekristallisiert werden.Alternatively, texture edges of the texture may be at least partially fused and recrystallized. If the structural elements of the texture are designed, for example, as pyramids, edges of these pyramids can be completely or partially melted and subsequently recrystallized.

Beim lokalen Anschmelzen können Schmelztropfen aus geschmolzenem Texturmaterial gebildet werden. Unter einem Schmelztropfen ist dabei ein tropfenartiges Gebilde aus geschmolzenem Texturmaterial zu verstehen. Insbesondere kann der Schmelztropfen Kugelform oder eine kugelähnliche Form aufweisen. Dass der Schmelztropfen aus geschmolzenem Texturmaterial gebildet ist, ist nicht dahingehend zu verstehen, dass keine anderen Bestandteile enthalten sein dürfen. Beispielsweise können Teile der geöffneten Oberflächenschicht in dem Schmelztropfen enthalten sein.In local smelting, melt drops of molten texture material may be formed. Under a melt drop is to understand a drop-like structure of molten texture material. In particular, the melted drop may have a spherical shape or a spherical shape. That the melted drop is formed from molten texture material is not to be understood as meaning that no other ingredients may be included. For example, portions of the opened surface layer may be contained in the melt drop.

Besonders bevorzugt werden Schmelztropfen gebildet, deren größte Durchmesser 0,5 bis 2 μm betragen. Da ein Schmelztropfen nicht zwingend Kugelform aufweist, kann dessen Durchmesser nicht eindeutig bestimmt werden. Der Durchmesser variiert je nachdem, in welcher Raumrichtung der Durchmesser bestimmt wird. Werden alle möglichen Durchmesser eines Schmelztropfens bestimmt, so beträgt der größte bestimmte Durchmesser 0,5 bis 2 μm.Particularly preferred melt droplets are formed whose largest diameter is 0.5 to 2 microns. Since a melt droplet does not necessarily have spherical shape, its diameter can not be determined unambiguously. The diameter varies depending on the spatial direction in which the diameter is determined. If all possible diameters of a melting drop are determined, then the largest specific diameter is 0.5 to 2 μm.

Vorteilhafterweise wird die Textur in Teilbereichen der bestrahlten Texturoberfläche lokal angeschmolzen und rekristallisiert, die sich zusammen über maximal 15 der bestrahlten Texturoberfläche erstrecken. Besonders bevorzugt erstrecken sie sich lediglich über 10 der bestrahlten Texturoberfläche. Alle Teilbereiche der bestrahlten Texturoberfläche, in welchen die Textur lokal angeschmolzen und rekristallisiert wird, bedecken somit maximal 15 beziehungsweise maximal 10 der insgesamt bestrahlten Texturoberfläche.Advantageously, the texture in parts of the irradiated texture surface is locally melted and recrystallized, which together extend over a maximum of 15 of the irradiated texture surface. More preferably, they extend only over 10 of the irradiated texture surface. All subareas of the irradiated texture surface in which the texture is locally melted and recrystallized thus cover a maximum of 15 and a maximum of 10 of the total irradiated texture surface.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden nach dem Entfernen der rekristallisierten Bereiche in nicht von der Oberflächenschicht bedeckten Bereichen Ätzmulden in der Textur ausgebildet. Dies erfolgt mittels eines Ätzmediums, beispielsweise mittels einer Ätzlösung. Vorteilhafterweise dient die Oberflächenschicht dabei weiterhin als Ätzmaskierung. Das verwendete Ätzmedium wird entsprechend gewählt. Die Ätzmulden werden demzufolge in nicht von der Oberflächenschicht bedeckten Bereichen ausgebildet. Ätzrate und Einwirkdauer des Ätzmediums bestimmen die Tiefe der ausgebildeten Ätzmulden und damit die Größe der oberflächenschichtfreien Oberfläche. Je tiefer die Ätzmulden ausgeführt werden, umso größer wird der Anteil der Texturoberfläche, welcher frei von der Oberflächenschicht ist.In a further development of the invention, after the removal of the recrystallized regions, etching recesses in the texture are formed in areas not covered by the surface layer. This is done by means of an etching medium, for example by means of an etching solution. Advantageously, the surface layer continues to serve as Ätzmaskierung. The etching medium used is chosen accordingly. The etch wells are thus formed in areas not covered by the surface layer. Etch rate and exposure time of the etching medium determine the depth of the etch wells formed and thus the size of the surface layer-free surface. The deeper the etch pits are made, the larger the proportion of the texture surface which is free from the surface layer.

Bevorzugt werden die Ätzmulden ausgebildet, indem der Ätzschritt, in welchem die rekristallisierten Bereiche entfernt werden, nach dem Entfernen der rekristallisierten Bereiche fortgesetzt wird. Die Ätzmulden werden in diesem Fall mit demselben Ätzmedium ausgebildet, mit welchem auch die rekristallisierten Bereiche entfernt wurden. Dies ermöglicht eine aufwandsgünstige Prozessführung. Preferably, the etch wells are formed by continuing the etch step in which the recrystallized regions are removed after removal of the recrystallized regions. The etch wells are formed in this case with the same etching medium with which also the recrystallized areas have been removed. This allows a cost-effective process management.

Vorteilhafterweise werden Ätzmulden ausgebildet, die sich mit zunehmender Ätztiefe verjüngen.Advantageously, etch wells are formed, which taper with increasing etch depth.

Vorzugsweise wird durch die Ausbildung der Ätzmulden ein von der Oberflächenschicht freier Oberflächenanteil geschaffen, dessen gesamte Oberfläche 5 bis 80 der insgesamt mit Laserstrahlung bestrahlten Oberfläche der Textur beträgt. Dieser Oberflächenanteil wird nachfolgend als Öffnungsfläche bezeichnet. Besonders bevorzugt beträgt die Öffnungsfläche 20 bis 60 der insgesamt mit Laserstrahlung bestrahlten Oberfläche der Textur.Preferably, by forming the etch wells, a surface portion free of the surface layer is created, the entire surface of which is 5 to 80 of the total surface of the texture irradiated with laser radiation. This surface portion is hereinafter referred to as the opening area. Particularly preferably, the opening area is 20 to 60 of the total surface of the texture irradiated with laser radiation.

In der Praxis hat es sich bewährt, die Oberflächenschicht lokal von einer als Pyramidenstruktur ausgeführten Textur zu entfernen. Die Strukturelemente der Textur sind in diesem Fall Pyramiden. Eine Pyramidenstruktur kann beispielsweise gebildet sein durch alkalisch oder sauer texturierte Siliziumsubstrate, insbesondere solche mit einer sogenannten Isotextur. Bevorzugt werden texturierte monokristalline Siliziumsubstrate mit einer <100>-Kristallorientierung verwendet. Insbesondere kann es sich bei den genannten Siliziumsubstraten um Siliziumsolarzellensubstrate handeln.In practice, it has been proven to locally remove the surface layer from a texture designed as a pyramidal structure. The structural elements of the texture are pyramids in this case. A pyramid structure can be formed, for example, by alkaline or acidic textured silicon substrates, in particular those with a so-called isotype. Preferably, textured monocrystalline silicon substrates with a <100> crystal orientation are used. In particular, the silicon substrates mentioned can be silicon solar cell substrates.

Besonders bevorzugt werden die nach dem Entfernen der rekristallisierten Bereiche ausgebildeten Ätzmulden als invertierte Pyramiden ausgeführt. Dies hat sich insbesondere bei der Herstellung von Solarzellen bewährt.Particularly preferably, the etchant wells formed after removal of the recrystallized regions are designed as inverted pyramids. This has proved particularly useful in the manufacture of solar cells.

Die Textur kann beispielsweise mit Laserstrahlung mit einer Wellenlänge im grünen Spektralbereich bestrahlt werden. Vorzugsweise, und besonders bevorzugt wenn das Texturmaterial Silizium ist, wird Laserstrahlung mit einer Wellenlänge von 515 nm oder 532 nm eingesetzt. Zweckmäßigerweise wird gepulste Laserstrahlung verwendet. In der Praxis haben sich Pulslängen zwischen 20 ns und 50 ns bewährt.The texture can be irradiated, for example, with laser radiation having a wavelength in the green spectral range. Preferably, and most preferably when the texture material is silicon, laser radiation having a wavelength of 515 nm or 532 nm is used. Appropriately, pulsed laser radiation is used. In practice, pulse lengths between 20 ns and 50 ns have proven successful.

Der Laserstrahl sollte hinsichtlich der Leistungsverteilung möglichst homogen sein. Hierdurch kann ein gleichmäßigeres Anschmelzen der Textur über die bestrahlte Fläche realisiert werden. Geeignet sind Multimodelaser, bei denen der Laserstrahl über eine mehrere Meter lange Lichtleitfaser ausgekoppelt wird. Dies ist beispielsweise bei der Laserquelle Rofin Powerline L 100 der Fall.The laser beam should be as homogeneous as possible in terms of power distribution. As a result, a more uniform melting of the texture over the irradiated surface can be realized. Suitable are multimode lasers, in which the laser beam is coupled out over a several meters long optical fiber. This is the case, for example, with the Rofin Powerline L 100 laser source.

Bevorzugt wird die Oberflächenschicht lokal von einer Textur entfernt, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist und aus Halbleitermaterial besteht, vorzugsweise aus Silizium. Eine solche Textur kann durch ein texturiertes Halbleitersubstrat gebildet sein, beispielsweise durch ein texturiertes Siliziumsubstrat. Besonders bevorzugt wird ein monokristallines Siliziumsubstrat mit einer <100>-Kristallorientierung verwendet.Preferably, the surface layer is locally removed from a texture which is formed on a semiconductor substrate and consists of semiconductor material, preferably of silicon. Such a texture may be formed by a textured semiconductor substrate, such as a textured silicon substrate. Particularly preferably, a monocrystalline silicon substrate with a <100> crystal orientation is used.

Je nach Anwendungsfall kann es von Vorteil sein, die Oberflächenschicht auch nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere nach dem Ausbilden der Ätzmulden, noch auf der Textur zu belassen. Beispielsweise kann bei der Solarzellenherstellung eine Oberflächenschicht aus Siliziumoxid zur Verbesserung einer Oberflächenpassivierung auf der Textur belassen werden.Depending on the application, it may be advantageous to leave the surface layer still on the texture even after carrying out the method according to the invention, in particular after the formation of etch wells. For example, in solar cell fabrication, a surface layer of silicon oxide may be left on the texture to improve surface passivation.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie dessen Weiterbildungen können verwendet werden zur lokalen Entfernung einer Oberflächenschicht von einer Textur eines Solarzellensubstrats in stärker zu dotierenden Bereichen einer zweistufigen Emitterstruktur.The method according to the invention and its developments can be used for locally removing a surface layer from a texture of a solar cell substrate in regions of a two-stage emitter structure to be doped more heavily.

Eine erfindungsgemäße Solarzelle weist ein Solarzellensubstrat auf, welches zumindest teilweise mit einer Texturversehen ist, wobei Strukturelemente der Textur Ätzmulden aufweisen, die sich in die Strukturelemente hinein erstrecken.A solar cell according to the invention has a solar cell substrate, which is at least partially provided with a texture, wherein structural elements of the texture have etching troughs which extend into the structural elements.

Eine Textur von Solarzellen dient der Erhöhung der Lichteinkopplung in das Solarzellensubstrat und stellt eine Mikrostruktur dar. Deren Strukturelemente haben im Wesentlichen einen Strukturdurchmesser von weniger als 100 μm vorzugsweise von weniger als 50 μm und besonders bevorzugt von weniger als 15 μm. Weiterhin sind die Strukturelemente vorzugsweise 3 μm bis 15 μm hoch. Derartige Mikrostrukturen können in an sich bekannter Weise durch alkalische oder saure Texturätzlösungen hergestellt werden. Dementsprechend kann es sich bei der Textur auf dem Solarzellensubstrat um eine alkalische oder um eine saure Textur handeln, insbesondere um eine Isotextur.A texture of solar cells serves to increase the coupling of light into the solar cell substrate and represents a microstructure. Its structural elements essentially have a structural diameter of less than 100 μm, preferably less than 50 μm and particularly preferably less than 15 μm. Furthermore, the structural elements are preferably 3 μm to 15 μm high. Such microstructures can be prepared in a conventional manner by alkaline or acid Texturätzlösungen. Accordingly, the texture on the solar cell substrate may be an alkaline or an acidic texture, in particular an isotexture.

Die Ätzmulden können das Reflexionsverhalten der Solarzelle zusätzlich verbessern, insbesondere gegenüber einer Solarzelle, bei welcher anstelle der Ätzmulden ebene Oberflächen in Teilbereichen der Textur vorliegen. Dies ermöglicht bessere Wirkungsgrade der Solarzelle.The etching pits can additionally improve the reflection behavior of the solar cell, in particular in comparison to a solar cell, in which instead of the etching pits, planar surfaces are present in partial regions of the texture. This enables better efficiency of the solar cell.

Zur weiteren Verbesserung des Reflexionsverhaltens sind Ätzmulden vorgesehen, die sich zunehmend verjüngen, je weiter sie sich in die Strukturelemente hinein erstrecken.To further improve the reflection behavior, etch wells are provided, which increasingly taper as they extend into the structure elements.

Das Solarzellensubstrat kann als Siliziumsolarzellensubstrat ausgeführt sein. Vorzugsweise handelt es sich um ein monokristallines Siliziumsolarzellensubstrat und besonders bevorzugt um eines mit einer <100>-Kristallorientierung. The solar cell substrate may be implemented as a silicon solar cell substrate. Preferably, it is a monocrystalline silicon solar cell substrate, and more preferably one with a <100> crystal orientation.

Bevorzugt sind die Ätzmulden an Strukturspitzen der Strukturelemente angeordnet. In Übereinstimmung mit obigen Ausführungen sind unter Strukturspitzen die am weitesten hervorstehenden Bereiche der einzelnen Strukturelemente der Textur zu verstehen. Alternativ könnten die Ätzmulden an Kanten der Strukturelemente angeordnet sein, beispielsweise an Kanten von Pyramiden.The etching pits are preferably arranged on structural tips of the structural elements. In accordance with the above, structural peaks are to be understood as the most prominent regions of the individual structural elements of the texture. Alternatively, the etch wells could be arranged on edges of the structural elements, for example on edges of pyramids.

Vorteilhafterweise sind Ätzmulden vorgesehen, die sich von einer Grundfläche ausgehend in die Strukturelemente hinein erstrecken, wobei die genannte Grundfläche weniger als 5 μm2 beträgt, vorzugsweise weniger als 1 μm2. Derartige Grundflächen haben sich beispielsweise bei Solarzellen mit einer zweistufigen Dotierung, insbesondere bei selektiven Emittern, bewährt.Advantageously, etching pits are provided, which extend from a base surface into the structural elements, said base area being less than 5 μm 2 , preferably less than 1 μm 2 . Such bases have been proven, for example, in solar cells with a two-stage doping, especially in selective emitters.

Vorzugsweise sind die Strukturelemente der Textur als Pyramiden ausgeführt. Wie oben bereits dargelegt wurde, kann dies durch die Wahl geeigneter Texturätzlösungen realisiert werden.The structural elements of the texture are preferably designed as pyramids. As stated above, this can be realized by the choice of suitable texture etching solutions.

Die Ätzmulden weisen bevorzugt die Form invertierter Pyramiden auf. Dadurch kann das Reflexionsverhalten der Solarzelle weiter verbessert werden.The etch wells preferably have the form of inverted pyramids. As a result, the reflection behavior of the solar cell can be further improved.

Bei einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Solarzelle sind die Strukturelemente der Textur mit einer Oberflächenschickt bedeckt, die in den Bereichen der Ätzmulden Öffnungen aufweist. Vorteilhafterweise ist die Oberflächenschicht als Siliziumoxidschicht ausgeführt, vorzugsweise mit einer Dicke von 2 bis 70 nm, besonders bevorzugt mit einer Dicke von 10 bis 70 nm. Alternativ kann die Oberflächenschicht als Siliziumnitridschicht ausgeführt sein, vorzugsweise mit einer Dicke von 20 bis 150 nm.In one embodiment variant of the solar cell according to the invention, the structural elements of the texture are covered with a surface which has openings in the regions of the etching pits. Advantageously, the surface layer is embodied as a silicon oxide layer, preferably with a thickness of 2 to 70 nm, particularly preferably with a thickness of 10 to 70 nm. Alternatively, the surface layer may be embodied as a silicon nitride layer, preferably with a thickness of 20 to 150 nm.

Vorteilhafterweise sind Ätzmulden aufweisende Strukturelemente der Textur in stärker dotierten Bereichen einer zweistufigen Dotierung angeordnet, vorzugsweise in stärker dotierten Bereichen einer selektiven Emitterstruktur.Advantageously, structure elements of the texture which have etch-wells are arranged in more heavily doped regions of a two-stage doping, preferably in more heavily doped regions of a selective emitter structure.

Sind Ätzmulden aufweisende Strukturelemente in den stärker dotierten Bereichen angeordnet, so sind deren Ätzmulden folglich großteils ebenfalls in stärker dotierten Bereichen der zweistufigen Dotierung angeordnet. Besonders bevorzugt ist ein Teil der in den stärker dotierten Bereichen der zweistufigen Dotierung angeordneten Ätzmulden nicht von einer Metallisierung der Solarzelle, beispielsweise von Vorderseitenkontakten, überdeckt.If etching elements having etching elements are arranged in the more heavily doped regions, their etch wells are consequently also largely arranged in more heavily doped regions of the two-stage doping. Particularly preferably, a part of the etchant wells arranged in the more heavily doped regions of the two-stage doping is not covered by a metallization of the solar cell, for example front side contacts.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Soweit zweckdienlich, sind hierin gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:Furthermore, the invention will be explained in more detail with reference to figures. Where appropriate, elements having equivalent effect are provided with like reference numerals. Show it:

1 Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 Schematic representation of an embodiment of the method according to the invention

2 Aufsicht und perspektivische Ansicht eines Teils einer Textur während verschiedener Phasen des Ausführungsbeispiels der 1, 2 Top view and perspective view of a part of a texture during different phases of the embodiment of the 1 .

3 Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Solarzelle 3 Schematic representation of an embodiment of the solar cell according to the invention

4 Vergrößerte Teildarstellung einer Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel der 3. 4 Enlarged partial view of a plan view of the embodiment of 3 ,

Die Prinzipdarstellung in 1 illustriert zusammen mit den schematischen Darstellungen der 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem wird von einem Siliziumsubstrat ausgegangen, welches zunächst texturiert wird 10. In Folge dieses Texturierens 10 wird auf dem Siliziumsubstrat eine Textur 30 ausgebildet, welche eine Mikrostruktur darstellt und aus demselben Material besteht wie das Siliziumsubstrat.The schematic diagram in 1 illustrated together with the schematic representations of 2 a first embodiment of the method according to the invention. This is based on a silicon substrate, which is first textured 10 , As a result of this texturing 10 becomes a texture on the silicon substrate 30 formed, which represents a microstructure and consists of the same material as the silicon substrate.

Wie 2 am linken Bildrand illustriert, ist die Textur 30 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Pyramidenstruktur ausgebildet. Strukturelemente 32 sind demzufolge Pyramiden, deren Höhe h im Bereich von 3 bis 15 μm variiert.As 2 Illustrated on the left edge of the picture is the texture 30 formed in the present embodiment as a pyramidal structure. structural elements 32 are therefore pyramids whose height h varies in the range of 3 to 15 microns.

Im Weiteren wird auf dem Siliziumsubstrat und damit auf der Textur 30 eine Siliziumoxidschicht 36 ausgebildet. Dies kann beispielsweise mittels chemischer Abscheidung aus der Dampfphase erfolgen. Alternativ besteht die Möglichkeit einer thermischen Oxidation des Siliziumsubstrats oder einer Plasmaoxidation. In der Darstellung der 2 ist die Ausbildung 12 der Siliziumoxidschicht 36 durch Punkte auf der Textur 30 und den Strukturelementen 32 schematisch wiedergegeben. Nach dem Ausbilden 12 der Siliziumoxidschicht auf dem Siliziumsubstrat stellt die Siliziumoxidschicht 36 eine auf Textur 30 aufgebrachte Oberflächenschicht dar.Furthermore, on the silicon substrate and thus on the texture 30 a silicon oxide layer 36 educated. This can be done, for example, by means of chemical vapor deposition. Alternatively, there is the possibility of thermal oxidation of the silicon substrate or plasma oxidation. In the presentation of the 2 is the education 12 the silicon oxide layer 36 through points on the texture 30 and the structural elements 32 shown schematically. After training 12 the silicon oxide layer on the silicon substrate constitutes the silicon oxide layer 36 one on texture 30 applied surface layer.

Im Weiteren wird die Textur 30 mit einer Laserstrahlung bestrahlt 14 deren Intensität unter einer Ablationsschwelle des Texturmaterials liegt. Da die Textur 30 aus Siliziumsubstratmaterial gebildet wurde, ist das Texturmaterial Silizium. Die Intensität der Laserstrahlung liegt somit unterhalb der Ablationsschwelle von Silizium.Below is the texture 30 irradiated with a laser radiation 14 the intensity of which is below an ablation threshold of the texture material. Because the texture 30 is formed of silicon substrate material, the texture material is silicon. The intensity of the laser radiation is thus below the ablation threshold of silicon.

Infolge der Bestrahlung 14 der Textur 30 mit Laserstrahlung werden in Teilbereichen einer insgesamt bestrahlten Textur Oberfläche Strukturspitzen 34 der Textur 30 lokal aasgeschmolzen und nachfolgend rekristallisiert 16. Die Rekristallisierung kann dabei einfach durch Abschalten der Laserstrahlung und damit Beendigung der Energiezufuhr eingeleitet werden.As a result of irradiation 14 the texture 30 With laser radiation surface structure peaks are in subregions of a total irradiated texture surface 34 the texture 30 locally molten and subsequently recrystallized 16 , The recrystallization can be initiated simply by switching off the laser radiation and thus ending the energy supply.

Wie 2 entnommen werden kann, werden im vorliegenden Ausführungsbeispiel während des Anschmelzens 16 der Strukturspitzen 34 Schmelztropfen aus geschmolzenem Texturmaterial, d. h. Silizium, ausgebildet, welche nachfolgend als rekristallisierte Schmelztropfen 38 auf den Strukturspitzen verbleiben. Durch das lokale Anschmelzen und Rekristallisieren 16 der Strukturspitzen 34 wird im Bereich der Strukturspitzen die Siliziumoxidschicht geöffnet. Die rekristallisierten Schmelztröpfen 38 sind demzufolge nicht mehr von der Siliziumoxidschicht 36 bedeckt. Abseits der Schmelztropfen 38 ist die Textur 30 jedoch weiterhin von der Siliziumoxidschicht 36 bedeckt. Diese Siliziumoxidschicht 36 wird bei einem nachfolgenden Ätzen 18 des Siliziumsubstrats in einer KOH-Ätzlösung als Ätzmaskierung verwendet, sodass von der Siliziumoxidschicht 36 bedeckte Bereiche der Textur 30 nicht von der KOH-Ätzlösung geätzt werden können. Die rekristallisierten Schmelztropfen 38 werden hingegen von der KOH-Ätzlösung angegriffen und entfernt 18.As 2 can be removed in the present embodiment during the melting 16 the structure tips 34 Melting drops of molten texture material, ie silicon, formed, which subsequently as recrystallized melt droplets 38 remain on the structure tips. By local melting and recrystallization 16 the structure tips 34 In the area of the structure peaks, the silicon oxide layer is opened. The recrystallized melt droplets 38 are therefore no longer of the silicon oxide layer 36 covered. Off the melting drops 38 is the texture 30 but still from the silicon oxide layer 36 covered. This silicon oxide layer 36 becomes at a subsequent etching 18 of the silicon substrate in a KOH etching solution used as Ätzmaskierung, so from the silicon oxide layer 36 covered areas of texture 30 can not be etched by the KOH etching solution. The recrystallized melt drops 38 On the other hand, they are attacked and removed by the KOH etching solution 18 ,

Nach dem Entfernen 18 der rekristallisierten Bereiche 38 wird das KOH-Ätzen fortgesetzt 20. Hierbei werden Ätzmulden 40 in nicht durch die Siliziumoxidschicht 36 geschützten Bereichen ausgebildet. Die Siliziumoxidschicht 36 dient also weiterhin als Ätzmaskierung. Wie 2 zeigt, werden Ätzmulden 4 0 ausgebildet, welche sich mit zunehmender Ätztiefe verjüngen. Im vorliegenden Fall haben die Ätzmulden 40 die Form invertierter Pyramiden.After removing 18 the recrystallized areas 38 the KOH etching is continued 20 , Here are etchings 40 not through the silicon oxide layer 36 protected areas. The silicon oxide layer 36 So also serves as Ätzmaskierung. As 2 shows are etch wells 4 0 formed, which taper with increasing etch depth. In the present case, the etch wells 40 the shape of inverted pyramids.

Der Übergang von dem Entfernen 18 rekristallisierter Bereiche durch KOH-Ätzen zum Ausbilden 20 von Ätzmulden durch fortgesetztes KOH-Ätzen erfolgt vorzugsweise ohne Unterbrechung des KOH-Ätzvorgangs. Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, den Ätzvorgang zu unterbrechen und ihn zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise in einem anderen Ätzbad, fortzusetzen. Auf diese Weise könnten auch verschiedene Ätzlösungen zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird jedoch dieselbe Ätzlösung verwendet.The transition from the removal 18 recrystallized areas by KOH etching to form 20 Etching wells by continued KOH etching are preferably carried out without interruption of the KOH etching process. In principle, however, it is possible to interrupt the etching process and to continue it at a later time, for example in another etching bath. In this way, different etching solutions could be used. Preferably, however, the same etching solution is used.

3 zeigt in einer vereinfachten Schemadarstellung ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle 70. Diese weist ein Solarzellensubstrat 71 auf, welches vorliegend als Siliziumsubstrat ausgeführt ist. Die Solarzelle ist an ihrer Vorderseite mit einem selektiven Emitter versehen, welcher aus einem stärker dotierten Bereich 76 und einem schwächer dotierten Bereich 74 gebildet ist. In dem stärker dotierten Bereich 76 ist eine Metallisierung 72 auf dem Solarzellensubstrat 71 angeordnet, welche einen Vorderseitenkontakt bildet. An der Rückseite ist ein Rückkontakt 73 vorgesehen, der in jeglicher an sich bekannten Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als flächiger Siebdruckkontakt mit Aluminiumrückseitenfeld oder als lokaler Rückkontakt mit lokalem Rückseitenfeld. 3 shows in a simplified schematic representation of an embodiment of the solar cell according to the invention 70 , This has a solar cell substrate 71 which is presently embodied as a silicon substrate. The solar cell is provided at its front with a selective emitter, which consists of a more heavily doped region 76 and a weaker doped area 74 is formed. In the more heavily doped area 76 is a metallization 72 on the solar cell substrate 71 arranged, which forms a front side contact. At the back is a back contact 73 provided, which may be formed in any manner known per se, for example, as a surface screen print contact with aluminum back panel or as a local back contact with local back panel.

4 zeigt in einem Teildarstellungsbereich A eine vergrößerte Teildarstellung einer Aufsicht auf die Solarzelle 70 aus 3. Wie hierin erkennbar ist, ist die Solarzelle 70 an ihrer Vorderseite mit einer Textur 78 versehen. Diese stellt eine Mikrostruktur dar. Die Strukturelemente 79 sind wiederum als Pyramiden ausgeführt. 4 shows in a partial display area A an enlarged partial view of a plan view of the solar cell 70 out 3 , As can be seen herein, the solar cell is 70 on its front with a texture 78 Mistake. This represents a microstructure. The structural elements 79 are again executed as pyramids.

In der Teildarstellung der 4 sind durch vertikal verlaufende, gestrichelte Linien abgetrennte Bereiche erkennbar. In dem linken, schwächer dotierten Bereich 74 liegt eine unversehrte Textur 78 vor. Die Strukturelemente 79 sind zudem mit einer Siliziumoxidschicht 86 bedeckt. Die Strukturspitzen 80 sind in diesem Bereich intakt.In the partial view of the 4 are recognizable by vertical, dashed lines separated areas. In the left, less heavily doped area 74 is an intact texture 78 in front. The structural elements 79 are also with a silicon oxide layer 86 covered. The structure tips 80 are intact in this area.

An den schwächer dotierten Bereich 74 schließt sich rechts der stärker dotierte Bereich 76 an. Dieser stärker dotierte Bereich 76 weist an den Strukturspitzen 80 der Strukturelemente 79 Ätzmulden 82 in Form invertierter Pyramiden auf. Die Ätzmulden erstrecken sich von einer Grundfläche 84, welche in der Darstellung der 4 in etwa parallel zur Zeichenebene verläuft und durch eine schraffierte Fläche angedeutet ist, in die Strukturelemente 79 hinein. Die Grundfläche 84 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel weniger als 5 μm2, vorzugsweise weniger als 1 μm2.To the less heavily doped area 74 joins the more heavily doped area to the right 76 at. This more heavily doped area 76 points to the structure tips 80 the structural elements 79 Ätzmulden 82 in the form of inverted pyramids. The etch wells extend from a base 84 , which in the representation of the 4 runs approximately parallel to the plane and is indicated by a hatched area in the structural elements 79 into it. The base area 84 is less than 5 microns 2 , preferably less than 1 micron 2 in the present embodiment.

In dem stärker dotierten Bereich 76 sind die Strukturelemente 79 und damit die Ätzmulden 82 großteils von der Metallisierung 72 überdeckt. Wie 4 illustriert, ist jedoch ein Teil der in dem stärker dotierten Bereich 76 angeordneten Ätzmulden 82 nicht von Metallisierung 72 überdeckt. Entsprechende, nicht von der Metallisierung 72 überdeckte Ätzmulden 82 finden sich in 3 rechts von der Metallisierung 72.In the more heavily doped area 76 are the structural elements 79 and thus the etch wells 82 mostly from the metallization 72 covered. As 4 however, is part of the more heavily doped region 76 arranged etch wells 82 not from metallization 72 covered. Corresponding, not from the metallization 72 covered etchings 82 find yourself in 3 right from the metallization 72 ,

Die Strukturelemente 79 der Textur 30 sind im Ausführungsbeispiel der 4 mit der Siliziumoxidschicht 86 bedeckt. Diese weist jedoch in Bereichen der Ätzmulden 82 Öffnungen 88 auf, sodass die Ätzmulden 82 nicht von der Siliziumoxidschicht 86 bedeckt sind. Sie sind daher nicht mit Punkten versehen. Bei der Herstellung der Solarzelle 70 konnte durch die Ätzmulden, beziehungsweise Öffnungen 88, hindurch verstärkt Dotierstoff in das Solarzellensubstrat 71 eindiffundiert und in dieser Weise der stärker dotierte Bereich 76 ausgebildet werden. Ein Laserschaden liegt nicht vor. Zudem ist auch in stärker dotierten und nicht von der Metallisierung 72 überdeckten Bereichen die Reflexion der Solarzelle aufgrund der Ätzmulden gering, was einen verbesserten Wirkungsgrad ermöglicht.The structural elements 79 the texture 30 are in the embodiment of 4 with the silicon oxide layer 86 covered. However, this points in areas of etching pits 82 openings 88 so that the etch wells 82 not from the silicon oxide layer 86 are covered. They are therefore not provided with dots. In the production of the solar cell 70 could through the etch wells, or openings 88 Through, dopant enhances into the solar cell substrate 71 diffused and in this way the more heavily doped region 76 be formed. There is no laser damage. It is also more heavily doped and not metallized 72 covered areas the reflection of the solar cell due to the etch wells low, which allows for improved efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Texturieren SiliziumsubstratTexturing silicon substrate
1212
Ausbilden Siliziumoxidschicht auf SiliziumsubstratForm silicon oxide layer on silicon substrate
1414
Bestrahlen der TexturIrradiate the texture
1616
Lokales Anschmelzen und Rekristallisieren der StrukturspitzenLocal melting and recrystallization of the structure tips
1818
Entfernen rekristallisierter BereicheRemoving recrystallized areas
2020
Ausbilden ÄtzmuldenForming Etching pits
3030
Texturtexture
3232
Strukturelementstructural element
3434
Strukturspitzenstructure tips
3636
Siliziumoxidschichtsilicon oxide
3838
Rekristallisierter SchmelztropfenRecrystallized melt drop
4040
ÄtzmuldeÄtzmulde
7070
Solarzellesolar cell
7171
Solarzellensubstratsolar cell substrate
7272
Metallisierungmetallization
7373
Rückkontaktback contact
7474
Schwach dotierter BereichWeakly doped area
7676
Stärker dotierter BereichHeavily doped area
7878
Texturtexture
7979
Strukturelementestructural elements
8080
Strukturspitzestructure tip
8282
ÄtzmuldeÄtzmulde
8484
GrundflächeFloor space
8686
Siliziumoxidschichtsilicon oxide
8888
Öffnungopening
hH
Höhe des StrukturelementsHeight of the structure element
AA
TeildarstellungsbereichPart display area

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008056456 A1 [0002] DE 102008056456 A1 [0002]

Claims (15)

Verfahren zur lokalen Entfernung einer Oberflächenschicht (36), die auf einer Textur (30) eines texturierten Substrats aufgebracht ist, wobei die Textur (30) eine Vielzahl von Strukturelementen (32) mit Strukturspitzen (34) und/oder Strukturkanten aufweist, aufweisend die folgenden Schritte: – lokale Bestrahlung der Textur (30) durch die Oberflächenschicht (36) hindurch mittels einer die Oberflächenschicht (36) zumindest partiell durchdringenden und von der Textur (30) zumindest partiell absorbierten Laserstrahlung, deren Intensität so eingestellt ist, dass die Textur (30) mittels der Laserstrahlung lokal angeschmolzen und nachfolgend rekristallisiert wird (16), wobei die Oberflächenschicht (36) im Bereich der Strukturspitzen (34) und/oder der Strukturkanten lokal so geöffnet wird, dass die Öffnungen nach der lokalen Bestrahlung der Textur (30) um die Strukturspitzen (34) und/oder die Strukturkanten herum von zusammenhängenden nicht geöffneten Bereichen der Oberflächenschicht (36) vollständig umgeben sind, – Entfernen (18) der rekristallisierten Bereiche (38) der Textur (30) in einem Ätzschritt mittels eines Ätzmediums, wobei die Oberflächenschicht (36) abseits der rekristallisierten Bereiche (38) als Ätzmaskierung gegenüber dem Ätzmedium verwendet wird.Method for locally removing a surface layer ( 36 ) on a texture ( 30 ) of a textured substrate, wherein the texture ( 30 ) a plurality of structural elements ( 32 ) with structure tips ( 34 ) and / or structural edges, comprising the following steps: - local irradiation of the texture ( 30 ) through the surface layer ( 36 ) by means of a surface layer ( 36 ) at least partially penetrating and of the texture ( 30 ) at least partially absorbed laser radiation whose intensity is adjusted so that the texture ( 30 ) is locally melted by means of laser radiation and subsequently recrystallized ( 16 ), the surface layer ( 36 ) in the area of the structural peaks ( 34 ) and / or the structural edge is opened locally so that the openings after the local irradiation of the texture ( 30 ) around the structure tips ( 34 ) and / or the structural edges around contiguous unopened areas of the surface layer ( 36 ) are completely surrounded, - remove ( 18 ) of the recrystallized regions ( 38 ) of the texture ( 30 ) in an etching step by means of an etching medium, wherein the surface layer ( 36 ) away from the recrystallized areas ( 38 ) is used as etch masking over the etching medium. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht geöffneten Bereiche zwischen den Strukturspitzen (34) und/oder Strukturkanten einander benachbarter Strukturelemente (32) verlaufen.Method according to claim 1, characterized in that the unopened regions between the structural tips ( 34 ) and / or structural edges of adjacent structural elements ( 32 ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturspitzen (34) und/oder die Strukturkanten der Textur (30) angeschmolzen und rekristallisiert werden (16).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the structural tips ( 34 ) and / or the texture edges of the texture ( 30 ) are melted and recrystallized ( 16 ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem lokalen Anschmelzen (16) Schmelztropfen (38) aus geschmolzenem Texturmaterial gebildet werden, deren größte Durchmesser 0,5 bis 2 μm betragen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the local melting ( 16 ) Melt drops ( 38 ) are formed from molten texture material whose largest diameter is 0.5 to 2 microns. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Textur (30) in Teilbereichen der bestrahlten Textur lokal angeschmolzen und rekristallisiert wird (16), wobei sich die Teilbereiche über maximal 15 der Oberfläche der bestrahlten Textur erstrecken.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the texture ( 30 ) is locally melted and recrystallized in subregions of the irradiated texture ( 16 ), wherein the portions extend over at most 15 of the surface of the irradiated texture. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen (18) der rekristallisierten Bereiche (38) in nicht von der Oberflächenschicht (36) bedeckten Bereichen Ätzmulden (40) in der Textur (30) ausgebildet werden (20).Method according to one of the preceding claims, characterized in that after removal ( 18 ) of the recrystallized regions ( 38 ) in not from the surface layer ( 36 ) covered areas etching pits ( 40 ) in the texture ( 30 ) be formed ( 20 ). Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Oberflächenschicht (36) freie Öffnungsfläche geschaffen wird, deren gesamte Oberfläche 5% bis 80%, vorzugsweise 20% bis 60% der insgesamt mit Laserstrahlung bestrahlten Oberfläche der Textur (30) beträgt. Method according to claim 6, characterized in that one of the surface layer ( 36 ), the entire surface of which is provided with 5% to 80%, preferably 20% to 60%, of the total surface of the texture irradiated with laser radiation ( 30 ) is. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (36) lokal von einer als Pyramidenstruktur ausgeführten Textur (30) entfernt wird (16).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface layer ( 36 ) locally from a texture executed as a pyramid structure ( 30 ) Will get removed ( 16 ). Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (36) lokal von einer Textur (30) entfernt wird, die auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist (12) und aus Halbleitermaterial besteht, vorzugsweise aus Silizium.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface layer ( 36 ) locally of a texture ( 30 ) is removed, which is formed on a semiconductor substrate ( 12 ) and consists of semiconductor material, preferably of silicon. Solarzelle (70) aufweisend ein zumindest teilweise mit einer Textur (30) versehenes Solarzellensubstrat (71), dadurch gekennzeichnet, dass Strukturelemente (79) der Textur (78) Ätzmulden (82) aufweisen, die sich in die Strukturelemente (79) hinein erstrecken.Solar cell ( 70 ) having at least partially a texture ( 30 ) provided solar cell substrate ( 71 ), characterized in that structural elements ( 79 ) of the texture ( 78 ) Etching pits ( 82 ), which are in the structural elements ( 79 ) extend into it. Solarzelle (70) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzmulden (82) an Strukturspitzen (80) der Strukturelemente (79) angeordnet sind.Solar cell ( 70 ) according to claim 10, characterized in that the etching pits ( 82 ) at structural tips ( 80 ) of the structural elements ( 79 ) are arranged. Solarzelle (70) nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Ätzmulden (82) vorgesehen sind, die sich von einer Grundfläche (84) ausgehend in die Strukturelemente (79) hinein erstrecken, und dass diese Grundfläche (84) weniger als 5 μm2 beträgt, vorzugsweise weniger als 1 μm2.Solar cell ( 70 ) according to any one of claims 10 to 11, characterized in that etching pits ( 82 ) are provided, extending from a base ( 84 ) starting in the structural elements ( 79 ), and that this area ( 84 ) is less than 5 μm 2 , preferably less than 1 μm 2 . Solarzelle (70) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (79) der Textur (78) als Pyramiden ausgeführt sind.Solar cell ( 70 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the structural elements ( 79 ) of the texture ( 78 ) are designed as pyramids. Solarzelle nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ätzmulden (82) die Form invertierter Pyramiden aufweisen.Solar cell according to one of claims 10 to 13, characterized in that the etch wells ( 82 ) have the shape of inverted pyramids. Solarzelle nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (79) der Textur (78) mit einer Oberflächenschicht (86) bedeckt sind, die in den Bereichen der Ätzmulden (82) Öffnungen (88) aufweist.Solar cell according to one of claims 10 to 14, characterized in that the structural elements ( 79 ) of the texture ( 78 ) with a surface layer ( 86 ), which are in the areas of etchant ( 82 ) Openings ( 88 ) having.
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