DE102010060303A1

DE102010060303A1 - Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102010060303A1
Application number: DE102010060303A
Authority: DE
Inventors: Bernd Bitnar; Lars Oberbeck; Ralf Lüdemann
Original assignee: SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: Meyer Burger Germany GmbH
Priority date: 2010-11-02
Filing date: 2010-11-02
Publication date: 2012-05-03
Also published as: CN102569500B; CN102569500A; US20120108003A1

Abstract

Bei einem Verfahren (100) zum Herstellen einer Solarzelle werden in einem Solarzellen-Substrat mit der Grunddotierung eines ersten Leitungstyps Durchgangslöcher gebildet (102). Ferner werden vorgegebene Oberflächenbereiche einer ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche zumindest einen Teil der Durchgangslöcher einschließen, mit einem zweiten entgegengesetzten Leitungstyp hoch dotiert; und gleichzeitig oder nachfolgend werden andere Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert (104). Anschließend werden erste metallische Kontakte zumindest in einem Teil der vorgegebenen Bereiche in zumindest einem Teil der Durchgangslöcher und in ersten Bereichen einer zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gegenüberliegt, gebildet (106); und zweite metallische Kontakte werden in zweiten Bereichen auf der zweiten Oberfläche gebildet derart, dass die zweiten metallischen Kontakte von den ersten metallischen Kontakten elektrisch getrennt sind (108).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle.
Eine so genannte Metal Wrap Through (MWT) Solarzelle hat die Kontakte für den n-Bereich (n-dotierten Bereich) und den p-Bereich (p-dotierten Bereich) üblicherweise auf der Rückseite des Silizium-Wafers. Dafür gibt es eine Anzahl von Löchern durch den Silizium-Wafer, durch die ein metallischer Kontakt die elektrische Verbindung zwischen den Frontkontakt-Fingern und dem rückseitigen Busbar herstellt. Die metallischen Durchkontakte sind in den Löchern gegen die Basis der Solarzelle isoliert. Dies geschieht typischerweise durch die Ausbildung des Emitters an den Lochinnenwänden. In derselben Weise ist der Lötkontakt auf der Rückseite gegen die Basis der Solarzelle durch den Emitter isoliert. Eine herkömmliche MWT-Solarzelle ist in DE 698 37 143 T2 , DE 692 16 502 T2 , EP 2 068 369 A1 oder DE 10 2009 047 778 A1 beschrieben.
Eine so genannte Solarzelle mit selektivem Emitter (im Folgenden auch bezeichnet als SE-Solarzelle) nutzt unterschiedlich stark dotierte Bereiche unter den Kontaktfingern und im Gebiet zwischen den Kontakten. Hierbei ist die Dotierung unterhalb der Kontakte hoch, um einen niedrigen Kontaktwiderstand zu erreichen und zwischen den Fingern niedriger, um Rekombinationen der Ladungsträger zu minimieren.
Weiterhin beschreibt DE 101 50 040 A1 HF/Fluorid-freie Ätz- und Dotiermedien, welche sowohl zum Ätzen von anorganischen Schichten als auch zum Dotieren darunter liegender Schicht geeignet sind.
Ferner ist in DE 699 15 317 T2 ein selbstjustierendes Verfahren zur Herstellung eines selektiven Emitters und der Metallisierung in einer Solarzelle beschrieben.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, wie eine Solarzelle mit selektivem Emitter hergestellt werden kann, wobei ein Zwischenschritt vorhanden ist, bei dem ein so genannter homogener Emitter im Rahmen des Herstellungsprozesses gebildet wird. So ist beispielsweise bei einer Laserdotierung (Universität Stuttgart, MANZ AG) eine ganzflächige (hochohmige) Diffusion vorgesehen mit einem anschließenden selektiven Eintreiben von Phosphor-Dotieratomen aus Phosphor-Glas mittels eines Lasers. In einem anderen Prozess, der auch als Rückätzprozess bezeichnet wird, ist eine (niederohmige) Diffusion vorgesehen mit einem anschließenden Aufbringen einer Ätzmaske und einem definierten Rückätzen von Phosphor-Glas in Bereichen zwischen jeweiligen Kontaktfingern der Solarzelle. Anschließend wird die Ätzmaske entfernt. In noch einem anderen Prozess, der auch als Laser-chemischer Prozess (Laser Chemical Process) bezeichnet wird, ist eine ganzflächige (hochohmige) Diffusion vorgesehen mit einer anschließenden selektiven Zusatzdotierung mittels eines Lasers in einem Phosphorsäurestrahl.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt. Gemäß dem Verfahren können in einem Solarzellen-Substrat mit der Grunddotierung eines ersten Leitungstyps Durchgangslöcher gebildet werden. Ferner können vorgegebene Oberflächenbereiche einer ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche zumindest einen Teil der Durchgangslöcher einschließen, mit einem zweiten entgegengesetzten Leitungstyp hoch dotiert werden; und gleichzeitig oder nachfolgend andere Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert werden. Weiterhin können anschließend erste metallische Kontakte zumindest in einem Teil der vorgegebenen Bereiche in zumindest einem Teil der Durchgangslöcher und in ersten Bereichen einer zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gegenüberliegt, gebildet werden. Schließlich können zweite metallische Kontakte in zweiten Bereichen auf der zweiten Oberfläche gebildet werden derart, dass die zweiten metallischen Kontakte von den ersten metallischen Kontakten elektrisch getrennt sind.
Beispielhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Anschaulich wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Metal Wrap Through (MWT) Solarzelle mit einem selektiven Emitter (MWT-SE) bereitgestellt. Die MWT-SE Solarzelle vereinigt anschaulich die Vorteile sowohl der konventionellen MWT-Solarzelle als auch der konventionellen SE-Solarzelle. Durch den Wegfall der Busbars auf der Frontseite wird ein höherer Strom generiert als bei konventioneller Verschaltung, und der selektive Emitter verringert Rekombinationsverluste und Verluste durch Kontaktwiderstände, und durch die rückseitige Verschaltung der Solarzellen werden Verluste im Modul minimiert. Der selektive Emitter wird dabei in verschiedenen Ausführungsbeispielen derartig prozessiert, dass es im Herstellungsprozess der Solarzelle kein Zwischenprodukt mit einem homogenen Emitter gibt. Anschaulich wird somit ausgehend von einem Solarzellen-Substrat mit einer Grunddotierung unmittelbar der selektive Emitter gebildet, ohne dass in irgendeinem Zwischenschritt des Herstellungsprozesses ein homogener Emitter gebildet wird.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Prozess der Ausbildung des selektiven Emitters auf die Frontseite des Solarzellen-Substrats beschränkt werden oder sich auch auf die Dotierung in den Löchern und auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats beziehen.
Unter einer Solarzelle ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Einrichtung zu verstehen, die Lichtenergie (beispielsweise zumindest ein Teil des Lichts im sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1150 nm, beispielsweise Sonnenlicht) direkt umwandelt in elektrische Energie mittels des so genannten photovoltaischen Effekts.
Verschiedene Ausführungsbeispiele beziehen sich auf kristalline Halbleiter-Substrate als Solarzellen-Substrate, beispielsweise aus Silizium.
In einer Ausgestaltung können die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses, alternativ oder zusätzlich mittels eines Lasers.
Ferner können die vorgegebenen Bereiche durch bereichsweises Auftragen eines Dotierstoffs dotiert werden.
Als Dotierstoff kann in verschiedenen Weiterbildungen Phosphorsäure verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung können die vorgegebenen Bereiche hoch dotiert werden, indem eine dotierte Silizium-Tinte in den vorgegebenen Bereichen aufgedruckt wird; und die übrigen Bereiche der ersten Oberfläche können nachfolgend niedrig dotiert werden, indem ein Gas mit Dotierstoff unter Wärmebehandlung auf das Solarzellen-Substrat einwirkt.
Weiterhin können die vorgegebenen Bereiche hoch dotiert werden, indem eine Flüssigkeit mit Dotierstoff per Sprühverfahren in diesen Bereichen mit einer ersten Menge aufgebracht wird, und die übrigen Bereichen der ersten Oberfläche können niedrig dotiert werden, indem diese Flüssigkeit mit einer zweiten Menge aufgebracht wird, welche geringer ist als die erste Menge. Gleichzeitig oder anschließend kann eine Wärmebehandlung des Solarzellen-Substrats erfolgen.
In noch einer anderen Ausgestaltung kann die Flüssigkeit ein Netzmittel enthalten, welches während der Dotierung der vorgegebenen Bereiche eine Dotierung der Durchgangslöcher unterstützt.
Weiterhin kann eine teildurchlässige Diffusionsmaske auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gebildet werden und diese Diffusionsmaske kann nachfolgend entsprechend der vorgegebenen Bereiche geöffnet werden. Ferner kann anschließend ein Gas mit Dotierstoff unter Wärmebehandlung auf das Solarzellen-Substrat einwirken derart, dass in den vorgegebenen Bereichen eine hohe Dotierung erfolgt und in den übrigen Bereichen der ersten Oberfläche eine niedrige Dotierung erfolgt.
Gemäß noch einer Weiterbildung des Verfahrens kann die teildurchlässige Diffusionsmaske Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid aufweisen.
Die teildurchlässige Diffusionsmaske kann auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Abscheideverfahrens aus der Gasphase (Chemical Vapor Deposition, CVD).
In einer Ausgestaltung kann die teildurchlässige Diffusionsmaske auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats mittels thermischer Oxidation gebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die teildurchlässige Diffusionsmaske durch ein PVD Verfahren, z. B. durch Sputtern, aufgebracht werden.
Weiterhin kann die Diffusionsmaske in den vorgegebenen Bereichen mit einem Laserstrahl geöffnet werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann auf der Diffusionsmaske mittels Siebdrucks eine Ätzmaske angeordnet werden, wobei die Diffusionsmaske in den vorgegebenen Bereichen mit einem Ätzverfahren geöffnet werden kann.
Gemäß noch einer Weiterbildung kann die Dicke der teildurchlässigen Diffusionsmaske kleiner oder gleich 200 nm sein, beispielsweise kleiner oder gleich 175 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 150 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 125 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 100 nm.
Gemäß noch einer Weiterbildung kann der selektive Emitter zusätzlich in zumindest einem Teil der Durchgangslöcher gebildet werden.
Weiterhin kann der selektive Emitter zusätzlich in zumindest einem Teil eines Oberflächenbereichs des Solarzellen-Substrats auf der zweiten Oberfläche gebildet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist;
2 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist;
3 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist;
4 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist; und
5 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist.
1 zeigt ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren 100 zum Herstellen einer Solarzelle (beispielsweise einer Metal Wrap Through (MWT) Solarzelle) gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist
Gemäß dem Verfahren können in 102 in einem Solarzellen-Substrat mit der Grunddotierung eines ersten Leitungstyps Durchgangslöcher gebildet werden. Das Solarzellen-Substrat kann zumindest eine photovoltaische Schicht (beispielsweise als Teil einer Schichtenstruktur mit einer oder mehreren Schichten) aufweisen. Die mindestens eine photovoltaische Schicht kann aufweisen oder bestehen aus einem Halbleitermaterial (wie beispielsweise Silizium), einem Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise ein III–V-Verbundhalbleitermaterial wie beispielsweise GaAs), einem II–VI-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise CdTe), oder einem I–III–V-Verbundhalbleitermaterial (wie beispielsweise CuInS₂). In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die mindestens eine photovoltaische Schicht aufweisen oder bestehen aus einem organischen Material. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Silizium aufweisen oder bestehen aus einkristallinem Silizium, polykristallinem Silizium, amorphem Silizium, und/oder mikrokristallinem Silizium. Die mindestens eine photovoltaische Schicht kann aufweisen oder bestehen aus einer Übergangsstruktur wie beispielsweise einer pn-Übergangsstruktur, einer pin-Übergangsstruktur, einer Schottky-artigen Übergangsstruktur, und dergleichen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Grunddotierung in dem Solarzellen-Substrat eine Dotierkonzentration (beispielsweise einer Dotierung des ersten Leitungstyps) aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10¹³ cm^–3 bis 10¹⁸ cm^–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10¹⁴ cm^–3 bis 10¹⁷ cm^–3, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10¹⁵ cm^–3 bis 10¹⁶ cm^–3 In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Durchgangslöcher eine zylindrische Form aufweisen mit einem kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Durchgangslöcher jedoch einen verjüngten Verlauf durch das Solarzellen-Substrat aufweisen (anschaulich also eine Kegelform), wobei die Öffnung auf der Emitterseite des Solarzellen-Substrats kleiner sein kann als die Öffnung auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats. Weiterhin können die Durchgangslöcher innerhalb eines Solarzellen-Substrats die gleichen oder unterschiedliche Dimensionen aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Durchgangslöcher einen Durchmesser aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 μm bis 500 μm, beispielsweise einen Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 20 μm bis 200 μm, beispielsweise einen Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 50 μm bis 100 μm.
Das Solarzellen-Substrat kann aus einem Solarzellen-Wafer hergestellt werden und kann beispielsweise eine runde Form wie beispielsweise eine Kreisform oder eine Ellipsenform aufweisen oder eine Polygonform wie beispielsweise eine quadratische Form. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Solarzellen des Solarmoduls jedoch auch eine nicht-quadratische Form aufweisen. In diesen Fällen können die Solarzellen des Solarmoduls beispielsweise durch Trennen (beispielsweise Schneiden) und damit Teilen einer oder mehreren (in ihrer Form auch als Standard-Solarzelle bezeichneten) Solarzelle(n) zu mehreren nicht-quadratischen oder quadratischen Solarzellen gebildet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann es in diesen Fällen vorgesehen sein, Anpassungen der Kontaktstrukturen in der Standard-Solarzelle vorzunehmen, beispielsweise können Rückseitenquerstrukturen zusätzlich vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Solarzelle 100 die folgenden Dimensionen aufweisen: eine Breite in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 50 cm, eine Länge in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 50 cm, und eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 300 μm.
In 104 können vorgegebene Oberflächenbereiche einer ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche zumindest einen Teil der Durchgangslöcher einschließen (d. h. ein Durchgangsloch, mehrere Durchgangslöcher oder alle Durchgangslöcher), mit einem zweiten entgegengesetzten Leitungstyp hoch dotiert werden; und gleichzeitig oder nachfolgend können andere Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die vorgegebenen Oberflächenbereiche dotiert werden mit einem geeigneten Dotierstoff wie beispielsweise Phosphor. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der zweite Leitungstyp ein p-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein n-Leitungstyp sein. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der zweite Leitungstyp ein n-Leitungstyp sein und der erste Leitungstyp kann ein p-Leitungstyp sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die vorgegebenen Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats hoch dotiert werden mit Dotierstoff zum Dotieren mit dem zweiten Leitungstyp mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10²⁰ cm^–3 bis ungefähr 2·10²¹ cm^–3. Der Schichtwiderstand in den hochdotierten Bereichen mit dem zweiten Leitungstyp liegt im Bereich von ungefähr 10 Ohm/sq bis ungefähr 80 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 Ohm/sq bis ungefähr 60 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 25 Ohm/sq bis ungefähr 40 Ohm/sq.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen die anderen Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert werden mit Dotierstoff zum Dotieren mit dem zweiten Leitungstyp mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 2·10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 5·10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 5·10²⁰ cm^–3. Der Schichtwiderstand in den niedrigdotierten Bereichen mit dem zweiten Leitungstyp liegt in einem Bereich von ungefähr 60 Ohm/sq bis ungefähr 300 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 80 Ohm/sq bis ungefähr 200 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 Ohm/sq bis ungefähr 150 Ohm/sq. Auf diese Weise wird anschaulich ein selektiver Emitter zumindest auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gebildet.
Weiterhin können anschließend in 106 erste metallische Kontakte zumindest in einem Teil der vorgegebenen Bereiche in zumindest einem Teil der Durchgangslöcher und in ersten Bereichen einer zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gegenüberliegt, gebildet werden.
Die ersten metallischen Kontakte können in verschiedenen Ausführungsbeispielen aus einem Metall oder einer Metalllegierung gebildet werden und können aufweisen oder bestehen aus beispielsweise Silber, Kupfer, Aluminium, Nickel, Zinn, Titan, Palladium, Tantal, Gold, Platin oder einer beliebigen Kombination oder Legierung dieser Materialien. Die ersten metallischen Kontakte bilden anschaulich den elektrischen Anschluss zu dem (selektiven) Emitter auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats.
Schließlich können in 108 zweite metallische Kontakte in zweiten Bereichen auf der zweiten Oberfläche gebildet werden derart, dass die zweiten metallischen Kontakte von den ersten metallischen Kontakten elektrisch getrennt sind. Die zweiten metallischen Kontakte, die aus demselben oder einem anderen Metall oder Metalllegierung gebildet werden können wie die ersten metallischen Kontakte, die oben beschrieben worden sind, bilden anschaulich die Rückseitenmetallisierung der zu bildenden Solarzelle.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Prozess der Ausbildung des selektiven Emitters auf die Frontseite des Solarzellen-Substrats beschränkt werden oder sich auch auf die Dotierung in den Löchern und auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats beziehen.
Im Folgenden werden verschiedene Implementierungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargesteilt ist.
Gemäß dieser Implementierung wird allgemein die selektive Emitterstruktur mittels Aufdruckens einer Struktur aus dotierter Silizium-Tinte erzeugt. Im anschließenden Diffusionsschritt bildet sich der selektive Emitter.
Im Detail weist die Prozessfolge gemäß dieser Implementierung beispielsweise auf:
In 202 werden, beispielsweise mittels eines Lasers, Durchgangslöcher in das Solarzellen-Substrat (wobei auf das Solarzellen-Substrat schon Metall-Kontaktfinger gebildet worden sein können) gebohrt. In einer alternativen Ausgestaltung können die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses, alternativ oder zusätzlich mittels eines Lasers.
Ferner kann in einem optionalen Prozess in 204 die Oberfläche, beispielsweise die Emitterseiten-Oberfläche (anders ausgedrückt die Sonnenseite der zu bildenden Solarzelle), texturiert werden, beispielsweise mittels anisotropen Ätzens in einer alkalischen Lösung oder mittels Ätzens in einer sauren Lösung oder mittels Sägens von V-Gräben in das Solarzellen-Substrat auf der ersten Oberfläche.
Anschließend kann in 206 dotierte (typischerweise dotiert mit Phosphor) Silizium-Tinte in die hochdotierten Bereiche unterhalb der später zu bildenden Metall-Kontaktfinger auf der Vorderseite (d. h. der ersten Oberfläche) des Solarzellen-Substrats aufgedruckt werden. Die Silizium-Tinte kann beispielsweise mit Phosphor dotiert sein mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹³ cm^–3 bis ungefähr 5·10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10²⁰ cm^–3 bis ungefähr 10²¹ cm^–3.
Weiterhin kann in 208 die Silizium-Tinte in die Durchgangslöcher eingedrückt werden und sie kann auch auf die Emitterbereiche der Rückseite (d. h. der zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats), die elektrisch mit der Silizium-Tinte in den Durchgangslöchern gekoppelt sind oder werden, aufgedruckt werden, so dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Emitterbereich auf der Emitterseite des Solarzellen-Substrats mit den Emitterbereichen der Rückseite gebildet wird. Alternativ ist es möglich, diese Bereiche der Rückseite mittels einer geeigneten Paste zu bedrucken, beispielsweise einer phosphorhaltigen Paste.
In 210 kann eine Diffusion in einem Rohrofen zur Prozessierung der schwach-dotierten Bereiche vorgesehen sein. Die Diffusion kann durchgeführt werden beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 700°C bis ungefähr 1000°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 950°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 900°C, beispielsweise für eine Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 3 Minuten bis ungefähr 120 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 60 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 45 Minuten.
Anschließend kann in 212 eine Phosphor-Glas-Ätzung durchgeführt werden zum Entfernen des Phosphor-Glases (beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG)), welches im Rahmen der Diffusion aus der Paste gebildet worden ist.
In 214 kann dann eine Antireflexschicht (beispielsweise aus Siliziumnitrid oder einem anderen geeigneten Material) aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens, beispielsweise mittels eines Plasmaangereicherten (plasma enhanced, PE) CVD-Verfahrens (PE-CVD) oder mittels eines PVD-Verfahrens, wie z. B. mittels Sputterns.
In 216 werden auf der Rückseite und der Vorderseite des Solarzellen-Substrats Metallkontakte (auch bezeichnet als Metallfinger), beispielsweise mittels Siebdrucks einer geeigneten metallhaltigen (beispielsweise silberhaltigen oder aluminiumhaltigen) Paste, gebildet und die Paste, und damit beispielsweise das Metall, wird in die Durchgangslöcher eingedrückt. Mittels eines Kontaktfeuer-Schritts wird die Paste und damit das Metall durch die zuvor gebildete Antireflexschicht gebrannt, womit ein elektrischer Kontakt mit der Halbleiteroberfläche (beispielsweise Silizium-Oberfläche) des Solarzellen-Substrats gebildet wird.
Schließlich werden in 218 in dieser Implementierung die Bereiche, die mit dem ersten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise n-dotiert), von den Bereichen, die mit dem zweiten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise p-dotiert), getrennt, anders ausgedrückt elektrisch isoliert, beispielsweise indem ein Lasergraben oder mehrere Lasergräben gebildet werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Implementierungen das Aufdrucken der dotierten Silizium-Tinte wahlweise auf die Vorderseite beschränkt werden kann.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm 300, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist.
Der selektive Emitter wird gemäß dieser Implementierung allgemein mittels Aufsprühens von Phosphorsäure-Tröpfchen unterschiedlicher Dichte erzeugt. Anschaulich wird gemäß dieser Implementierung nach der Prozessierung der Durchgangslöcher und der Texturierung durch Dispensen eines Dotierstoffs eine inhomogene Bedeckung des Solarzellen-Substrats (beispielsweise Wafers) mit Dotierstoff erzielt. In den Bereichen, auf die später die Kontaktfinger platziert werden sollen sowie im Bereich der Durchgangslöcher, ist die Dichte des Dotierstoffs höher als in den dazwischenliegenden Bereichen. Bei einem anschließenden Temperschritt wird der Dotierstoff in das Solarzellen-Substrat (beispielsweise Wafer) hineingetrieben, wobei sich der selektive Emitter ausbildet. Im Anschluss wird die Antireflexschicht auf die Vorderseite des Solarzellen-Substrats aufgebracht und die Metallkonatkte werden prozessiert.
Im Detail weist die Prozessfolge gemäß dieser Implementierung beispielsweise auf:
In 302 werden, beispielsweise mittels eines Lasers, Durchgangslöcher in das Solarzellen-Substrat (wobei auf das Solarzellen-Substrat schon Metall-Kontaktfinger gebildet worden sein können) gebohrt. In einer alternativen Ausgestaltung können die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses, alternativ oder zusätzlich mittels eines Lasers.
Ferner kann in einem optionalen Prozess in 304 die Oberfläche, beispielsweise die Emitterseiten-Oberfläche (anders ausgedrückt die Sonnenseite der zu bildenden Solarzelle), texturiert werden, beispielsweise mittels anisotropen Ätzens in einer alkalischen Lösung oder mittels Ätzens in einer sauren Lösung oder mittels Sägens von V-Graben in das Solarzellen-Substrat auf der ersten Oberfläche.
In 306 werden in dieser Implementierung Phosphor-Säure-Tröpfchen mit einer hohen Dichte in den hoch-dotierten Bereichen und einer geringen Dichte in den niedrig-dotierten Bereichen aufgesprüht. Die hoch-dotierten Bereiche können sich auf der Frontseite und wahlweise auch in den Löchern oder auf der Rückseite befinden. Durch Beifügen eines geeigneten Netzmittels zur Phosphor-Säure kann erreicht werden, dass die benetzende P Phosphor-Lösung durch Kapillarkräfte in die Durchgangslöcher gezogen wird, so dass dort eine sehr hohe Dotierung erreicht werden kann. Das Aufsprühen der Tröpfchen mit einer hohen Dichte in den hochdotierten Bereichen kann derart erfolgen, dass die hochdotierten Bereichen dotiert werden mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10²⁰ cm^–3 bis ungefähr 2·10²¹ cm^–3. Der Schichtwiderstand in den hochdotierten Bereichen mit dem zweiten Leitungstyp liegt in einem Bereich von ungefähr 10 Ohm/sq bis ungefähr 80 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 Ohm/sq bis ungefähr 60 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 25 Ohm/sq bis ungefähr 40 Ohm/sq.
Das Aufsprühen der Tröpfchen mit einer geringen Dichte in den niedrig-dotierten Bereichen kann derart erfolgen, dass die niedrig-dotierten Bereichen dotiert werden mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 2·10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 5·10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 5·10²⁰ cm^–3. Der Schichtwiderstand in den niedrigdotierten Bereichen mit dem zweiten Leitungstyp liegt in einem Bereich von ungefähr 60 Ohm/sq bis ungefähr 300 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 80 Ohm/sq bis ungefähr 200 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 Ohm/sq bis ungefähr 150 Ohm/sq.
In 308 erfolgt eine Diffusion in einem Hochtemperaturofen. Die Diffusion kann durchgeführt werden beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 700°C bis ungefähr 1000°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 950°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 900°C, beispielsweise für eine Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 3 Minuten bis ungefähr 120 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 60 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 45 Minuten.
Anschließend kann in 310 eine Phosphor-Glas-Ätzung durchgeführt werden zum Entfernen des Phosphor-Glases (beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG)), welches im Rahmen der Diffusion in dem Hochtemperaturofen gebildet worden ist.
In 312 kann dann eine Antireflexschicht (beispielsweise aus Siliziumnitrid oder einem anderen geeigneten Material) aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens, beispielsweise mittels eines plasma-angereicherten (plasma enhanced, PE) CVD-Verfahrens (PE-CVD) oder mittels eines PVD-Verfahrens, wie z. B. mittels Sputterns.
In 314 werden auf der Rückseite und der Vorderseite des Solarzellen-Substrats Metallkontakte (auch bezeichnet als Metallfinger), beispielsweise mittels Siebdrucks einer geeigneten metallhaltigen (beispielsweise silberhaltigen oder aluminiumhaltigen) Paste, gebildet und die Paste, und damit beispielsweise das Metall, wird in die Durchgangslöcher eingedrückt. Mittels eines Kontaktfeuer-Schritts wird die Paste und damit das Metall durch die zuvor gebildete Antireflexschicht gebrannt, womit ein elektrischer Kontakt mit der Halbleiteroberfläche (beispielsweise Silizium-Oberfläche) des Solarzellen-Substrats gebildet wird.
Anschaulich werden in 314 somit der oder die ersten Metallkontakte auf der Frontseite des Solarzellen-Substrats gebildet durch die Durchgangslöcher zu einem ersten Busbar auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats.
Schließlich werden in 316 in dieser Implementierung die Bereiche, die mit dem ersten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise n-dotiert), von den Bereichen, die mit dem zweiten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise p-dotiert), getrennt, anders ausgedrückt elektrisch isoliert, beispielsweise, indem ein Lasergraben oder mehrere Lasergräben gebildet werden. Anschaulich werden in 316 somit der oder die zweiten Metallkontakte auf der Rückseite Solarzellen-Substrats hergestellt.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Implementierungen das selektive Aufsprühen der Phosphor-Säure-Tröpfchen mit unterschiedlicher Tröpfchen-Dichte wahlweise auf die Vorderseite beschränkt werden kann.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm 400, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Implementierung wird bei der in 4 dargestellten und im Folgenden erläuterten Implementierung zur Prozessierung des selektiven Emitters eine teildurchlässige Diffusionsmaske, beispielsweise aus Siliziumoxid (z. B. SiO₂), aufgebracht. Diese kann zunächst ganzflächig entweder thermisch oxidiert oder mittels eines Plasmaprozesses abgeschieden werden. Anschließend wird diese im Bereich der Kontaktfinger und der Durchgangslöcher mittels eines Laserprozesses selektiv geöffnet. Bei der anschließenden Diffusion bildet sich der gewünschte selektive Emitter aus. Im Anschluss kann die Diffusionsmaske nasschemisch entfernt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Dicke der teildurchlässigen Diffusionsmaske kleiner oder gleich 200 nm sein, beispielsweise kleiner oder gleich 175 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 150 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 125 nm, beispielsweise kleiner oder gleich 100 nm.
Im Detail weist die Prozessfolge gemäß dieser Implementierung beispielsweise auf:
In 402 werden, beispielsweise mittels eines Lasers, Durchgangslöcher in das Solarzellen-Substrat (wobei auf das Solarzellen-Substrat schon Metall-Kontaktfinger gebildet worden sein können) gebohrt. In einer alternativen Ausgestaltung können die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses, alternativ oder zusätzlich mittels eines Lasers.
Ferner kann in einem optionalen Prozess in 404 die Oberfläche, beispielsweise die Emitterseiten-Oberfläche (anders ausgedrückt die Sonnenseite der zu bildenden Solarzelle), texturiert werden, beispielsweise mittels anisotropen Ätzens in einer alkalischen Lösung oder mittels Ätzens in einer sauren Lösung oder mittels Sägens von V-Gräben in das Solarzellen-Substrat auf der ersten Oberfläche.
In 406 kann eine dielektrische Schicht (beispielsweise aus Siliziumoxid (SiO_x, z. B. SiO₂) oder Siliziumnitrid (SiN_x, z. B. Si₃N₄)) gebildet werden. Die dielektrische Schicht kann mittels thermischer Oxidation gebildet werden oder mittels Abscheidens, beispielsweise unter Verwendung eines CVD-Verfahrens oder Sputterns. Die Dicke der dielektrischen Schicht kann derart gewählt werden oder sein, dass die dielektrische Schicht in einem nachfolgenden Diffusionsschritt die Diffusion des Dotierstoffs teilweise behindert.
Anschließend kann in 408 die dielektrische Schicht strukturiert werden, beispielsweise mittels eines Lasers. An den später hoch-dotierten Stellen wird die Maske, d. h. die dielektrische Schicht, entfernt.
Dann kann in 410 in einem optionalen Prozessschritt der Laserschaden weggeätzt werden.
In 412 erfolgt dann eine Diffusion in einem Hochtemperaturofen. Die Diffusion kann durchgeführt werden beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 1050°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 1000°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 850°C bis ungefähr 950°C von ungefähr 3 Minuten bis ungefähr 120 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 60 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 45 Minuten.
Anschließend kann in 414 eine Phosphor-Glas-Ätzung durchgeführt werden zum Entfernen des Phosphor-Glases (beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG)), welches im Rahmen der Diffusion in dem Hochtemperaturofen gebildet worden ist.
In 416 kann dann eine Antireflexschicht (beispielsweise aus Siliziumnitrid oder einem anderen geeigneten Material) aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens, beispielsweise mittels eines plasma-angereicherten (plasma enhanced, PE) CVD-Verfahrens (PE-CVD) oder mittels eines PVD-Verfahrens, wie z. B. mittels Sputterns.
In 418 werden auf der Rückseite und der Vorderseite des Solarzellen-Substrats Metallkontakte (auch bezeichnet als Metallfinger), beispielsweise mittels Siebdrucks einer geeigneten metallhaltigen (beispielsweise silberhaltigen oder aluminiumhaltigen) Paste, gebildet und die Paste, und damit beispielsweise das Metall, wird in die Durchgangslöcher eingedrückt. Mittels eines Kontaktfeuer-Schritts wird die Paste und damit das Metall durch die zuvor gebildete Antireflexschicht gebrannt, womit ein elektrischer Kontakt mit der Halbleiteroberfläche (beispielsweise Silizium-Oberfläche) des Solarzellen-Substrats gebildet wird. Anschaulich werden in 418 somit der oder die ersten Metallkontakte auf der Frontseite des Solarzellen-Substrats gebildet durch die Durchgangslöcher zu einem ersten Busbar auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats.
Schließlich werden in 420 in dieser Implementierung die Bereiche, die mit dem ersten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise n-dotiert), von den Bereichen, die mit dem zweiten Leitungstyp dotiert sind (beispielsweise p-dotiert), getrennt, anders ausgedrückt elektrisch isoliert, beispielsweise, indem ein Lasergraben oder mehrere Lasergräben gebildet werden. Anschaulich werden in 420 somit der oder die zweiten Metallkontakte auf der Rückseite Solarzellen-Substrats hergestellt.
Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Implementierung kann in einer anderen Implementierung die teildurchlässige Diffusionsmaske mittels eines CVD-Verfahrens oder mittels Sputterns eines Siliziumoxid-Films oder eines Siliziumnitrid-Films durch eine Maske erzeugt werden. Die Maske wird beispielsweise vor der Abscheidung auf dem Wafer aufgebracht, z. B. durch Siebdruck, und nach der Abscheidung nasschemisch entfernt. Alternativ ist auch möglich, die Abscheidung durch eine Metallmaske vorzunehmen, die zwischen der Abscheidequelle und der Silizizumoberfläche platziert ist.
Im Unterschied zu der in 4 dargestellten Implementierung kann in noch einer anderen Implementierung die selektive Struktur eines dotierten Glases mittels eines CVD-Verfahrens durch eine Maske erzeugt werden. Die Maske kann nach der Abscheidung nasschemisch entfernt werden. In diesem Ätzschritt wird das dotierte Glas nicht angegriffen. In der anschließenden Phosphordiffusion entsteht durch zusätzliches Eintreiben des Dotierstoffs aus dem Glas die selektive Emitterstruktur. Das übrige Glas kann nach der Diffusion nasschemisch entfernt werden.
Die beschriebenen Technologien zur Herstellung eines selektiven Emitters lassen sich auch in einer Prozesssequenz für eine MWT-PERC-Solarzelle (PERC: Passivated Emitter and Rear Cell; Passivierte Emitter- und Rückseitenzelle) einsetzen gemäß alternativen Implementierungen.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm 500, in dem ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle gemäß einer anderen Implementierung verschiedener Ausführungsbeispiele dargestellt ist, wobei eine MWT-PERC-Solarzelle bereitgestellt wird.
Bei Verwendung der dotierten Silizium-Tinte gemäß der in 2 dargestellten Implementierung ist in einer Implementierung folgende detaillierte Prozesssequenz vorgesehen:
In 502 werden, beispielsweise mittels eines Lasers, Durchgangslöcher in das Solarzellen-Substrat (wobei auf das Solarzellen-Substrat schon Metall-Kontaktfinger gebildet worden sein können) gebohrt. In einer alternativen Ausgestaltung können die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses, alternativ oder zusätzlich mittels eines Lasers.
Ferner kann in einem optionalen Prozess in 504 die Oberfläche, beispielsweise die Emitterseiten-Oberfläche (anders ausgedrückt die Sonnenseite der zu bildenden Solarzelle), texturiert werden, beispielsweise mittels anisotropen Ätzens in einer alkalischen Lösung oder mittels Ätzens in einer sauren Lösung oder mittels Sägens von V-Gräben in das Solarzellen-Substrat auf der ersten Oberfläche.
Anschließend kann in 506 dotierte (typischerweise dotiert mit Phosphor) Silizium-Tinte in die hochdotierten Bereiche unterhalb der später zu bildenden Metall-Kontaktfinger auf der Vorderseite (d. h. der ersten Oberfläche) des Solarzellen-Substrats aufgedruckt werden. Die Silizium-Tinte kann beispielsweise mit Phosphor dotiert sein mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 10²² cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁹ cm^–3 bis ungefähr 5·10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10²⁰ cm^–3 bis ungefähr 10²¹ cm^–3.
Weiterhin kann in 508 die Silizium-Tinte in die Durchgangslöcher eingedrückt werden und sie kann auch auf die Emitterbereiche der Rückseite (d. h. der zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats), die elektrisch mit der Silizium-Tinte in den Durchgangslöchern gekoppelt sind oder werden, aufgedruckt werden, so dass eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Emitterbereich auf der Emitterseite des Solarzellen-Substrats mit den Emitterbereichen der Rückseite gebildet wird. Alternativ ist es möglich, diese Bereiche der Rückseite mittels einer geeigneten Paste zu bedrucken, beispielsweise einer phosphorhaltigen Paste.
In 510 kann eine einseitige Diffusion auf der Frontseite in einem Durchlaufofen zur Prozessierung der schwach-dotierten Bereiche vorgesehen sein. Die Diffusion kann durchgeführt werden beispielsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 700°C bis ungefähr 1000°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 750°C bis ungefähr 950°C, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 900°C, beispielsweise für eine Zeitdauer in einem Bereich von ungefähr 3 Minuten bis ungefähr 120 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 Minuten bis ungefähr 60 Minuten, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 15 Minuten bis ungefähr 45 Minuten.
Anschließend kann in 512 eine Phosphor-Glas-Ätzung durchgeführt werden zum Entfernen des Phosphor-Glases (beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG)), welches im Rahmen der Diffusion aus der Paste gebildet worden ist.
In 514 kann dann eine Antireflexschicht (beispielsweise aus Siliziumnitrid oder einem anderen geeigneten Material) aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens, beispielsweise mittels eines plasma-angereicherten (plasma enhanced, PE) CVD-Verfahrens (PE-CVD) oder mittels eines PVD-Verfahrens, wie z. B. mittels Sputterns.
In 516 kann eine dielektrische Passivierungsschicht auf der Rückseite des Solarzellen-Substrats aufgebracht werden. In verschiedenen Implementierungen kann die dielektrische Passivierungsschicht eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 150 nm.
In 518 werden dann auf der Rückseite und der Vorderseite des Solarzellen-Substrats Metallkontakte (auch bezeichnet als Metallfinger), beispielsweise mittels Siebdrucks einer geeigneten metallhaltigen (beispielsweise silberhaltigen oder aluminiumhaltigen) Paste, gebildet und die Paste, und damit beispielsweise das Metall, wird in die Durchgangslöcher eingedrückt. Mittels eines Kontaktfeuer-Schritts wird die Paste und damit das Metall durch die zuvor gebildete Antireflexschicht auf der Vorderseite und wahlweise durch die Passivierungsschicht auf den Emitterbereichen der Rückseite gebrannt, womit ein elektrischer Kontakt mit der Halbleiteroberfläche (beispielsweise Silizium-Oberfläche) des Solarzellen-Substrats gebildet wird.
Schließlich werden in 520 in dieser Implementierung Punktkontakte der Metallisierung zur Basis der Solarzelle durch die dielektrische Passivierungsschicht auf der Rückseite hergestellt, z. B. mittels eines Laserprozesses.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Implementierungen das Aufdrucken der dotierten Silizium-Tinte wahlweise auf die Vorderseite beschränkt werden kann.
In derselben Weise lässt sich in einer anderen Implementierung auch die Prozesssequenz der in 3 dargestellten Implementierung zur Herstellung einer MWT-PERC-Solarzelle einsetzen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (sowie eine gemäß diesem Verfahren hergestellte Solarzelle) bereitgestellt, das folgende Prozessschritte aufweist: Herstellen von Durchgangslöchern in den Wafer; Ätzen der Durchgangslöcher; Bereichsweises Diffusion eines Dotierstoffes in die Waferoberfläche zur Bildung eines selektiven Emitters; und Ausbilden von ersten metallischen Kontakten auf der Lichteinfallsseite des Wafers, in den Durchgangslöchern und auf die Rückseite des Wafers in einem ersten Gebiet und Ausbilden von zweiten metallischen Kontakten auf der Rückseite des Wafers in einem zweiten Gebiet.
In einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter durch bereichsweises Auftragen eines Dotierstoffs und anschließendes Tempern erzeugt werden.
In noch einer Ausgestaltung kann Phosphor-Säure als Dotierstoff verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter durch Aufdrucken einer Struktur aus dotierter Silizium-Tinte erzeugt werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter durch Herstellen einer teildurchlässigen selektiven Diffusionsmaske und nachfolgenden Diffusionsschritt hergestellt werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter durch Aufbringen einer selektiven Struktur aus dotierten Glas und nachfolgender Diffusion erzeugt wird.
In noch einer Ausgestaltung kann ein CVD-Abscheideschritt verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter auf der Lichteinfallsseite und in den Durchgangslöchern erzeugt werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der selektive Emitter auf der Lichteinfallsseite, in den Durchgangslöchern und auf der Rückseite erzeugt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Solarmodul bereitgestellt, das eine Mehrzahl von Solarzellen aufweist, wobei eine Solarzelle oder mehrere Solarzellen des Solarmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel hergestellt worden sein kann. Zumindest einige benachbart angeordnete Solarzellen sind miteinander mittels elektrisch leitenden Kontaktdrähten oder Kontaktbändchen oder Kontaktbahnen elektrisch verbunden.
Die Kontaktdrähte zum elektrischen Verbinden zweier Solarzellen können verbunden sein mit dem Emitterkontakt auf der Rückseite einer ersten Solarzelle von jeweils zwei einander benachbarten Solarzellen und mit dem Basiskontakt auf der Rückseite einer zweiten Solarzelle von jeweils zwei einander benachbarten Solarzellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 69837143 T2 [0002]
DE 69216502 T2 [0002]
EP 2068369 A1 [0002]
DE 102009047778 A1 [0002]
DE 10150040 A1 [0004]
DE 69915317 T2 [0005]

Claims

Verfahren (100) zum Herstellen einer Solarzelle, • wobei in einem Solarzellen-Substrat mit der Grunddotierung eines ersten Leitungstyps Durchgangslöcher gebildet werden (102); • wobei vorgegebene Oberflächenbereiche einer ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche zumindest einen Teil der Durchgangslöcher einschließen, mit einem zweiten entgegengesetzten Leitungstyp hoch dotiert werden; und gleichzeitig oder nachfolgend andere Oberflächenbereiche der ersten Oberfläche mit dem zweiten Leitungstyp niedrig dotiert werden (104); • wobei anschließend erste metallische Kontakte zumindest in einem Teil der vorgegebenen Bereiche in zumindest einem Teil der Durchgangslöcher und in ersten Bereichen einer zweiten Oberfläche des Solarzellen-Substrats, welche der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gegenüberliegt, gebildet werden (106); und • wobei zweite metallische Kontakte in zweiten Bereichen auf der zweiten Oberfläche gebildet werden derart, dass die zweiten metallischen Kontakte von den ersten metallischen Kontakten elektrisch getrennt sind (108).
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Ätzprozesses.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Durchgangslöcher gebildet werden mittels eines Lasers.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die vorgegebenen Bereiche durch bereichsweises Auftragen eines Dotierstoffs dotiert werden.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die vorgegebenen Bereiche hoch dotiert werden, indem eine dotierte Silizium-Tinte in den vorgegebenen Bereichen aufgedruckt wird; und • wobei die übrigen Bereiche der ersten Oberfläche nachfolgend niedrig dotiert werden, indem ein Gas mit Dotierstoff unter Wärmebehandlung auf das Solarzellen-Substrat einwirkt.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die vorgegebenen Bereiche hoch dotiert werden, indem eine Flüssigkeit mit Dotierstoff per Sprühverfahren in diesen Bereichen mit einer ersten Menge aufgebracht wird, und die übrigen Bereichen der ersten Oberfläche niedrig dotiert werden, indem diese Flüssigkeit mit zweiten Menge aufgebracht wird, welche geringer ist als die erste Menge; • und wobei gleichzeitig oder anschließend eine Wärmebehandlung des Solarzellen-Substrates erfolgt.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 6, wobei die Flüssigkeit ein Netzmittel enthält, welches während der Dotierung der vorgegebenen Bereiche eine Dotierung der Durchgangslöcher unterstützt.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei eine teildurchlässige Diffusionsmaske auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats gebildet wird; und • wobei diese Diffusionsmaske nachfolgend entsprechend der vorgegebenen Bereiche geöffnet wird; und • wobei anschließend ein Gas mit Dotierstoff unter Wärmebehandlung auf das Solarzellen-Substrat einwirkt derart, dass in den vorgegebenen Bereichen eine hohe Dotierung erfolgt und in den übrigen Bereichen der ersten Oberfläche eine niedrige Dotierung erfolgt.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 8, wobei die teildurchlässige Diffusionsmaske Siliziumoxid und/oder Siliziumnitrid aufweist.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die teildurchlässige Diffusionsmaske auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats abgeschieden wird, insbesondere mittels eines Abscheideverfahrens aus der Gasphase oder mittels Sputtern.
Verfahren (100) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die teildurchlässige Diffusionsmaske auf der ersten Oberfläche des Solarzellen-Substrats mittels thermischer Oxidation gebildet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Diffusionsmaske in den vorgegebenen Bereichen mit einem Laserstrahl geöffnet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei auf der Diffusionsmaske mittels Siebdrucks eine Ätzmaske angeordnet wird, und wobei die Diffusionsmaske in den vorgegebenen Bereichen mit einem Ätzverfahren geöffnet wird.
Verfahren (100) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Dicke der teildurchlässigen Diffusionsmaske kleiner oder gleich 200 nm beträgt.