DE102011010306A1 - Process for producing a crystalline silicon solar cell while avoiding unwanted metal deposits - Google Patents

Process for producing a crystalline silicon solar cell while avoiding unwanted metal deposits Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Siliziumsolarzelle, bei welchem zum Zwecke des Ausbildens eines Emitters (52) auf einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats (50) Dotierstoff in das Siliziumsubstrat (50) eindiffundiert wird (10), nachfolgend eine Siliziumnitridschicht (56) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) abgeschieden wird (16), nachfolgend auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) lokal Öffnungen (58) in die Siliziumnitridschicht (56) eingebracht werden, nachfolgend in den Öffnungen (58) mittels Plattieren (20) Metallkontakte (60) ausgebildet werden (20), wobei vor dem Abscheiden (16) der Siliziumnitridschicht (56) der Emitter (52) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) teilweise zurückgeätzt wird (12) und nachfolgend vor dem Abscheiden (16) der Siliziumnitridschicht (56) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) eine Siliziumoxidschicht (54) mit einer Dicke im Bereich von 1,0 nm bis 10 nm ausgebildet wird (14).Method for producing a crystalline silicon solar cell, in which, for the purpose of forming an emitter (52) on a first side of a silicon substrate (50), dopant is diffused into the silicon substrate (50), followed by a silicon nitride layer (56) on the first side of the silicon substrate (50) is deposited (16), subsequently openings (58) are made locally in the silicon nitride layer (56) on the first side of the silicon substrate (50), subsequently in the openings (58) by means of plating (20) metal contacts (60) ) are formed (20), the emitter (52) on the first side of the silicon substrate (50) being partially etched back (12) before the deposition (16) of the silicon nitride layer (56) and subsequently before the deposition (16) of the silicon nitride layer ( 56) a silicon oxide layer (54) with a thickness in the range from 1.0 nm to 10 nm is formed (14) on the first side of the silicon substrate (50).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Siliziumsolarzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine mit diesem Verfahren gefertigte Solarzelle.The invention relates to a method for producing a crystalline silicon solar cell according to the preamble of claim 1 and to a solar cell produced by this method.

Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2008/039067 A2 ist bekannt, vor der Abscheidung einer Siliziumnitridschicht als dielektrischen Schicht die Oberfläche eines Siliziumsubstrats nasschemisch zu oxidieren. Dies dient der Verbesserung der Oberflächenpassivierung bei Solarzellen mit siebgedruckten Kontakten.From the international patent application WO 2008/039067 A2 It is known to wet-chemically oxidize the surface of a silicon substrate prior to the deposition of a silicon nitride layer as a dielectric layer. This serves to improve the surface passivation in solar cells with screen printed contacts.

Eine andere Möglichkeit zur Ausbildung von Metallkontakten bei Solarzellen besteht darin, lokal Öffnungen in dielektrischen Schichten, welche auf einer Oberfläche eines verwendeten Siliziumssubstrats angeordnet sind, auszubilden. In diesen Öffnungen wird im Weiteren mittels Plattieren Metall abgeschieden. Es hat sich herausgestellt, dass beidem Plattieren, sei es Elektroplattieren oder stromloses Plattieren, teilweise auch Metall auf ungeöffneten Bereichen der dielektrischen Schicht abgeschieden wird, beispielsweise auf ungeöffnetem Bereichen einer Siliziumnitridschicht. Derartige unerwünschte Metallabscheidungen werden häufig als „Geisterabscheidungen” oder „ghostplating bezeichnet. Sie sind deshalb unerwünscht, da sie zu zusätzlichen Abschattungsverlusten führen und den Wirkungsgrad der Solarzelle beeinträchtigen.Another possibility for forming metal contacts in solar cells is to locally form openings in dielectric layers, which are arranged on a surface of a silicon substrate used. In these openings, metal is subsequently deposited by means of plating. It has been found that in plating, be it electroplating or electroless plating, metal is also partly deposited on unopened areas of the dielectric layer, for example on unopened areas of a silicon nitride layer. Such unwanted metal deposits are often referred to as "ghost deposits" or "ghostplating. They are undesirable because they lead to additional Abschattungsverlusten and affect the efficiency of the solar cell.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zur Verfügung zu stellen, mit welchem die Entstehung von Geister abscheidungen vermieden werden kann, ohne den Wirkungsgrad der fertigen Solarzelle zu verringern.Against this background, the present invention seeks to provide a method of the generic type with which the formation of ghost deposits can be avoided without reducing the efficiency of the finished solar cell.

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 zu Grunde, eine Solarzelle mit durch Plattieren ausgebildeten Kontakten ohne Geisterabscheidungen zur Verfügung zu stellen.Furthermore, the invention is based on the object of providing a solar cell with contacts formed by plating without ghost deposits.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 12.This object is achieved by a solar cell having the features of claim 12.

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

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, zum Zwecke des Aus bildens eines Emitters auf einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats Dotierstoff in das Siliziumsubstrat einzudiffundieren, nachfolgend eine Siliziumnitridschicht zumindest auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats abzuscheiden, nachfolgend auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats lokal Öffnungen in die Siliziumnitridschicht einzubringen und nachfolgend in den Öffnungen mittels Plattieren Metallkontakte auszubilden. Vor dem Abscheiden der Siliziumnitridschicht wird der Emitter auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats teilweise zurückgeätzt. Danach, jedoch vor dem Abscheiden der Siliziumnitridschicht, wird auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats eine Siliziumoxidschicht mit einer Dicke im Bereich von 1,0 nm bis 10 nm ausgebildet.The method according to the invention provides, for the purpose of forming an emitter on a first side of a silicon substrate, to diffuse dopant into the silicon substrate, subsequently depositing a silicon nitride layer at least on the first side of the silicon substrate, subsequently introducing openings locally into the silicon nitride layer on the first side of the silicon substrate and subsequently forming metal contacts in the openings by means of plating. Prior to depositing the silicon nitride layer, the emitter on the first side of the silicon substrate is partially etched back. Thereafter, however, prior to deposition of the silicon nitride layer, a silicon oxide layer having a thickness in the range of 1.0 nm to 10 nm is formed on the first side of the silicon substrate.

Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise Geisterabscheidungen vermieden und dadurch Solarzellen mit verringerten Abschattungsverlusten hergestellt werden können. It has been shown that in this way ghost deposits can be avoided and thereby solar cells with reduced shading losses can be produced.

Die beschriebene Ausbildung des Emitters ist nicht notwendigerweise auf die erste Seite des Siliziumsubstrats beschränkt, sondern kann auch auf weiteren Seiten des Siliziumsubstrats erfolgen. Die Abscheidung der Siliziumnitridschicht, die Ausbildung der Siliziumoxidschicht wie auch das Zurückätzen des Emitters sind ebenfalls nicht notwendigerweise auf die erste Seite des Siliziumsubstrats beschränkt.The described design of the emitter is not necessarily limited to the first side of the silicon substrate, but may also be on other sides of the silicon substrate. The deposition of the silicon nitride layer, the formation of the silicon oxide layer as well as the etching back of the emitter are also not necessarily limited to the first side of the silicon substrate.

Unter Plattieren im vorliegenden Sinne ist ein Elektroplattieren, welches teilweise auch als galvanische Metallabscheidung oder electroplating bezeichnet wird, oder ein stromfreies Plattieren zu verstehen, welches teilweise als chemische Metallabscheidung oder electroless plating bezeichnet wird. Ein Metallkontakt im vorliegenden Sinne ist ein aus einem oder mehreren Metallen oder einem oder mehrerer Metalllegierungen gebildeter Kontakt.Plating in the present sense is to be understood as meaning electroplating, which is sometimes referred to as galvanic metal deposition or electroplating, or electroless plating, which is sometimes referred to as chemical metal plating or electroless plating. A metal contact in the present sense is a contact formed from one or more metals or one or more metal alloys.

Die Öffnungen werden vorzugsweise mittels Laserablation in die Siliziumnitridschicht eingebracht. Vorteilhafterweise wird eine wasserstoffhaltige Siliziumnitridschicht auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats abgeschieden. Auf diese Weise kann im Verlauf der Solarzellenfertigung Wasserstoff aus der Siliziumnitridschicht zur Passivierung von Defekten in das Siliziumsubstrat eindiffundiert werden. Dies ist insbesondere bei der Verwendung multikristalliner Siliziumsubstrate von Vorteil. Aufgrund der geringen Dicke der noch vor Abscheidung der Siliziumnitridschicht ausgebildeten Siliziumoxidschicht wird die Eindiffusion von Wasserstoff aus der Siliziumnitridschicht in das Siliziumsubstrat durch die Siliziumoxidschicht nicht in relevantem Umfang behindert.The openings are preferably introduced into the silicon nitride layer by means of laser ablation. Advantageously, a hydrogen-containing silicon nitride layer is deposited on the first side of the silicon substrate. In this way, in the course of solar cell production, hydrogen can be diffused from the silicon nitride layer to passivate defects into the silicon substrate. This is particularly advantageous when using multicrystalline silicon substrates. Due to the small thickness of the silicon oxide layer formed before the deposition of the silicon nitride layer, the diffusion of hydrogen from the silicon nitride layer into the silicon substrate through the silicon oxide layer is not impeded to any significant extent.

Vorzugsweise werden die Metallkontakte in den Öffnungen durch Elektroplattieren ausgebildet. Bei dieser Ausführungsvariante wirkt sich die Erfindung besonders vorteilhaft aus, da beim Elektroplattieren Geisterabscheidungen in einem stärkeren Ausmaß auftreten als bei einem stromfreien Plattieren.Preferably, the metal contacts are formed in the openings by electroplating. In this embodiment variant, the invention has a particularly advantageous effect, since in electroplating ghost deposits occur to a greater extent than in the case of electroless plating.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Emitter nasschemisch zurückzuätzen. Vorzugsweise wird er in einer Ätzlösung zurückgeätzt, welche Flusssäure und Salpetersäure oder Flusssäure und Ozon aufweist.It has proved to be advantageous to etch back the emitter wet-chemically. Preferably he etched back in an etching solution containing hydrofluoric acid and nitric acid or hydrofluoric acid and ozone.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des Verfahrens wird durch das Zurückätzen des Emitters dessen Schichtwiderstandswert um 10 Ω/sq bis 50 Ω/sq erhöht. Bei Verwendung eines multikristallinen Siliziumsubstrats hat sich in der Praxis nach dem Zurückätzendes Emitters eine Höchstgrenze für dessen Schichtwiderstandswert von 90 Ω/sq bewährt. Werden monokristalline Siliziumsubstrate verwendet, so kann diese Höchstgrenze höher liegen.In an advantageous embodiment variant of the method, the etch resistance of the emitter increases its layer resistance value by 10 Ω / sq to 50 Ω / sq. When using a multicrystalline silicon substrate, in practice, after the emitter has been etched back, a maximum limit has been established for its sheet resistance value of 90 Ω / sq. If monocrystalline silicon substrates are used, this upper limit may be higher.

Vorzugsweise wird die Siliziumoxidschicht mittels einer nasschemischen Oxidation ausgebildet. Dies kann beispielsweise in einer Ozon, Wasserstoffperoxid oder Salpetersäure aufweisenden Lösung erfolgen. Besonders bevorzugt wird die Siliziumoxid-Schicht in einer Oxidationslösung aus deionisiertem Wasser und darin gelöstem Ozon ausgebildet.Preferably, the silicon oxide layer is formed by wet-chemical oxidation. This can be done, for example, in a solution comprising ozone, hydrogen peroxide or nitric acid. Particularly preferably, the silicon oxide layer is formed in an oxidation solution of deionized water and ozone dissolved therein.

In einer alternativen Ausführungsvariante kann die Silizium Oxidschicht mittels einer Gasphasenoxidation ausgebildet werden. Vorzugsweise erfolgt dies in einer ozonhaltigen Gasatmosphäre. Vorteilhafterweise wird diese energetisch angeregt, beispielsweise durch Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise von ultraviolettem Licht.In an alternative embodiment variant, the silicon oxide layer can be formed by means of a gas-phase oxidation. This is preferably done in an ozone-containing gas atmosphere. Advantageously, this is energetically excited, for example by irradiation of electromagnetic radiation, preferably of ultraviolet light.

In der Praxis hat es sich bewährt, die Siliziumoxidschicht in einer Dicke im Bereich von 2 nm bis 3 nm auszubilden.In practice, it has been found useful to form the silicon oxide layer in a thickness in the range of 2 nm to 3 nm.

Vorteilhafterweise wird in den in die Siliziumnitridschicht eingebrachten Öffnungen die Siliziumoxidschicht lokal entfernt. Dies kann wiederum mittels Laserablation erfolgen und besonders bevorzugt in demselben Laserablationsschritt, in welchem auch die Öffnungen in die Siliziumnitridschicht eingebracht werden.Advantageously, the silicon oxide layer is locally removed in the openings introduced into the silicon nitride layer. This can again be done by means of laser ablation, and particularly preferably in the same laser ablation step, in which the openings are also introduced into the silicon nitride layer.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens werden die Öffnungen mittels Laserablation in die Siliziumnitridschicht eingebracht und dabei mittels Laserdiffusion in Bereichen der Öffnungen stärker dotierte Emitterbereiche ausgebildet. Unter einer Laserdiffusion ist dabei zu verstehen, dass das Siliziumsubstrat mittels Laserstrahlung, welche bereits für die Laserablation eingestrahlt wird, lokal derart erhitzt wird, dass es in den Bereichen der Öffnungen zu einer Umlagerung des Dotierstoffs kommt, ein Emitterprofil also lokal verändert wird. Unter eine solche Umlagerung von Dotierstoff fällt auch die Aktivierung elektrisch inaktiven Dotierstoffs. Mittels einer derartigen Laserdiffusion können in Bereichen der Öffnungen lokal stärker dotierte Emitterbereiche und damit ein sogenannter selektiver Emitter ausgebildet werden.According to a development of the method, the openings are introduced into the silicon nitride layer by means of laser ablation and, by means of laser diffusion, emitter regions which are more heavily doped are formed in regions of the openings. Laser diffusion means that the silicon substrate is locally heated by means of laser radiation, which is already irradiated for the laser ablation, in such a way that a rearrangement of the dopant occurs in the regions of the openings, ie an emitter profile is locally changed. Under such a rearrangement of dopant also falls the activation of electrically inactive dopant. By means of such a laser diffusion locally stronger doped emitter regions and thus a so-called selective emitter can be formed in regions of the openings.

Bei der praktischen Umsetzung der Laserablation haben sich, sowohl in Verbindung mit homogenen wie auch selektiven Emittern, laserinduzierte chemische Verfahren, teilweise als laser chemical processing bezeichnet, bewährt; beispielsweise ein laserinduziertes chemisches Ätzen, welches teilweise als laser chemical etching bezeichnet wird. Alternativ kann die Laserablation auch mittels Laserstrahlverdampfung realisiert werden, welches ebenso wie die laserinduzierten chemischen Verfahren eine Laserdiffusion zum Zwecke der Ausbildung eines selektiven Emitters ermöglicht.In the practical implementation of laser ablation, both in conjunction with homogeneous and selective emitters, laser-induced chemical processes, sometimes referred to as laser chemical processing, have been proven; For example, a laser-induced chemical etching, which is sometimes referred to as laser chemical etching. Alternatively, the laser ablation can also be realized by means of laser beam evaporation, which, like the laser-induced chemical methods, enables laser diffusion for the purpose of forming a selective emitter.

Wird in der beschriebenen Weise ein selektiver Emitter ausgebildet, so kann eine stärkere Diffusion zur Ausbildung des Emitters auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats eingesetzt werden. Dies erleichtert zum einen die Verfahrensführung zum anderen können bei einer stärkeren Eindiffusion von Dotierstoff in dem Siliziumsubstrat vorhandene Verunreinigungen besser gegettert werden, was sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad der fertigen Solarzelle auswirkt.If a selective emitter is formed in the manner described, a stronger diffusion can be used to form the emitter on the first side of the silicon substrate. On the one hand, this facilitates the process control on the other hand, impurities present in the silicon substrate can be better gettered with a stronger diffusion of dopant, which has an advantageous effect on the efficiency of the finished solar cell.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass im Falle eines selektiven Emitters die oben genannten, vorteilhaften Höchstgrenzen für Emitterschichtwiderstandswerte abseits stärker dotierter Emitterbereiche überschritten werden können. Höhere Schichtwiderstandswerte in diesen Bereichen können sich vorteilhaft auf den Wirkungsgrad gefertigter Solarzellen auswirken.For the sake of completeness, it should be mentioned that in the case of a selective emitter, the abovementioned, advantageous upper limits for emitter layer resistance values can be exceeded apart from more heavily doped emitter regions. Higher sheet resistance values in these ranges can have an advantageous effect on the efficiency of manufactured solar cells.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:Furthermore, the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:

1 schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 schematic representation of a first embodiment of the method according to the invention

2 schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens 2 schematic representation of a second embodiment of the method according to the invention

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem wird zunächst Dotierstoff in ein Siliziumsubstrat 50 eindiffundiert 10 und in dieser Weise ein Emitter 52 ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Dotierstoff lediglich in die Oberseite des Solarzellensubstrats 50 eindiffundiert. Dies kann in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Eindiffusion von Dotierstoff aus einer auf die Oberseite des Siliziumsubstrats 50 aufgebrachten, dotierstoffhaltigen Lösung erfolgen. Der eingesetzte Dotierstoff ist auf die Volumendotierung des Siliziumsubstrats 50 abzustimmen. Grundsätzlich kann sowohl ein n- wie auch ein p-dotierter Emitter ausgebildet werden. Des Weiteren besteht grundsätzlich die Möglichkeit, nicht nur in die Oberseite des Siliziumsubstrats Dotierstoff einzudiffundieren, sondern in die gesamte Oberfläche. In diesem Falle wären geeignete Maßnahmen zu treffen, um einen Kurzschluss zwischen dem Emitter 52 und einem später aufzubringenden Rückkontakt 62 zu verhindern. 1 shows an embodiment of the method according to the invention. In this first dopant is in a silicon substrate 50 diffuses 10 and in this way an emitter 52 educated. In the present embodiment, the dopant is only in the top of the solar cell substrate 50 diffused. This can be done in a manner known per se, for example by diffusion of dopant from one to the top of the silicon substrate 50 applied, dopant-containing solution. The dopant used is based on the volume doping of the silicon substrate 50 vote. In principle, both an n-doped and a p-doped emitter can be formed. Furthermore, there is basically the possibility of doping not only in the top surface of the silicon substrate but diffuse into the entire surface. In this case, appropriate measures should be taken to avoid a short circuit between the emitter 52 and a later to be applied back contact 62 to prevent.

Im weiteren Verfahrensverlauf wird der Emitter 52 teilweise zurückgeätzt 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt dies nasschemisch in einer Flusssäure und Salpetersäure enthaltenden Lösung.In the further course of the process, the emitter 52 partially etched back 12 , In the present embodiment, this is done wet-chemically in a solution containing hydrofluoric acid and nitric acid.

Im Weiteren wird das Siliziumsubstrat 50 zum Zwecke des Ausbildens 14 einer Siliziumoxidschicht 54 in deionisiertes Wasser getaucht, in welchem Ozon gelöst ist. In dieser Weise erfolgt eine nasschemische Oxidation der gesamten Oberfläche des Siliziumsubstrats 50.In the following, the silicon substrate 50 for the purpose of training 14 a silicon oxide layer 54 dipped in deionized water in which ozone is dissolved. In this way, wet-chemical oxidation of the entire surface of the silicon substrate takes place 50 ,

Im Weiteren wird eine wasserstoffhaltige Siliziumnitridschicht abgeschieden 16. Dies erfolgt üblicherweise mittels einer chemischen Abscheidung aus der Dampfphase (CVD). Die in der Darstellung der 1 nach unten weisende Rückseite des Siliziumsubstrats 50 wird dabei von der Siliziumnitridschicht 56 freigehalten. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Siliziumsubstrate paarweise Rücken an Rücken in eine verwendete Beschichtungsanlage eingebracht werden oder indem die Rückseite an einem Boot zur Anlage gebracht wird, welches in die verwendete Beschichtungsanlage eingefahren wird.Furthermore, a hydrogen-containing silicon nitride layer is deposited 16 , This is usually done by chemical vapor deposition (CVD). The in the presentation of the 1 downwardly facing backside of the silicon substrate 50 is from the silicon nitride layer 56 kept free. This can be done, for example, by placing the silicon substrates in pairs back to back in a coating system used or by the back is brought to a boat for investment, which is retracted into the coating system used.

Im weiteren Verfahrensverlauf werden auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats 50, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also auf der Oberseite des Siliziumssubstrats 50, lokal Öffnungen 58 in die Siliziumnitridschicht 56 eingebracht 18. Dies erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels Laserablation. Hierbei wird bei dieser Ausführungsvariante zudem in den Öffnungen 58 die Siliziumoxidschicht 54 lokal entfernt.In the further course of the process, on the first side of the silicon substrate 50 , So in the present embodiment, on the top of the silicon substrate 50 , local openings 58 into the silicon nitride layer 56 brought in 18 , This takes place in the illustrated embodiment by means of laser ablation. In this embodiment, in addition, in the openings 58 the silicon oxide layer 54 locally removed.

Abschließend werden in den Öffnungen 58 mittels Elektroplattieren 20 Vorderseitenkontakte 60 ausgebildet. Bei diesen handelt es sich um Metallkontakte, welche beispielsweise Nickel und Silber oder Nickel, Kupfer und Silber aufweisen. Im Rahmen des Elektroplattierens 20 wird zudem der Rückseitenkontakt 62 auf der Rückseite des Siliziumsubstrats 50 ausgebildet. Dieser besteht demzufolge aus dem gleichen Material wie die Vorderseitenkontakte 60.Finally, in the openings 58 by electroplating 20 Front-side contacts 60 educated. These are metal contacts, which have, for example, nickel and silver or nickel, copper and silver. In the context of electroplating 20 will also be the back contact 62 on the back of the silicon substrate 50 educated. This consists therefore of the same material as the front side contacts 60 ,

Auf die Darstellung an sich bekannter Verfahrensschritte zur Ausbildung von Rückseitenfeldern, so genannten back surface fields, wurde in 1 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit verzichtet. Entsprechende, an sich bekannte Verfahrenschritte können jedoch ohne Weiteres integriert werden.The presentation of process steps known per se for the formation of back surface fields, so-called back surface fields, has been described in US Pat 1 omitted for the sake of clarity. However, corresponding process steps known per se can readily be integrated.

Die unterste Teildarstellung in 1 illustriert neben dem letzten Verfahrensschritt des Elektroplattierens 20 zudem ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle.The lowest part in 1 illustrated next to the last process step of electroplating 20 also an embodiment of the solar cell according to the invention.

Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich von demjenigen der 1 darin, dass bei dem lokalen Einbringen 28 von Öffnungen 58 in die Siliziumnitridschicht 56 auch eine Laserdiffusion erfolgt 28. Hierbei werden in Bereichen der Öffnungen 58 stärker dotierte Emitterbereiche 64 ausgebildet, welche zusammen mit den übrigen Bereichen des Emitters 52 einen selektiven Emitter bilden. Wie im Fall des Ausführungsbeispiels der 1 kann die Laserablation, und in Verbindung hiermit die Laserdiffusion, mittels laserinduzierten chemischen Ätzens realisiert werden. Anstelle eines laserinduzierten chemischen Ätzens kann ein Laserstrahlverdampfungsverfahren Verwendung finden.The embodiment of 2 is different from the one of 1 in that at the local introduction 28 of openings 58 into the silicon nitride layer 56 also a laser diffusion takes place 28 , Here, in areas of the openings 58 more heavily doped emitter regions 64 formed, which together with the remaining areas of the emitter 52 form a selective emitter. As in the case of the embodiment of 1 For example, laser ablation, and in conjunction therewith laser diffusion, can be realized by laser-induced chemical etching. Instead of a laser-induced chemical etching, a laser beam evaporation method can be used.

Die unterste Teildarstellung in 2 illustriert schematisch neben dem letzten Verfahrensschritt des Elektroplattierens 20 zudem ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Solarzelle.The lowest part in 2 illustrated schematically next to the last process step of electroplating 20 In addition, a further embodiment of the solar cell according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Eindiffusion DotierstoffIndiffusion dopant
1212
Zurückätzen EmitterEtching emitter
1414
Ausbilden SiliziumoxidschichtForm silicon oxide layer
1616
Siliziumnitridabscheidungsilicon nitride deposition
1818
Einbringen ÖffnungenInserting openings
2020
Elektroplattierenelectroplating
2828
Einbringen Öffnungen und LaserdiffusionIntroduce openings and laser diffusion
5050
Siliziumsubstratsilicon substrate
5252
Emitteremitter
5454
Siliziumoxidschichtsilicon oxide
5656
Siliziumnitridschichtsilicon nitride
5858
Öffnungopening
6060
VorderseitenkontaktFront contact
6262
RückseitenkontaktBack contact
6464
stärker dotierter Emitterbereichmore heavily doped emitter region

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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  • WO 2008/039067 A2 [0002] WO 2008/039067 A2 [0002]

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Siliziumsolarzelle, bei welchem – zum Zwecke des Ausbildens eines Emitters (52) auf einer ersten Seite eines Siliziumsubstrats (50) Dotierstoff in, das Siliziumsubstrat (50) eindiffundiert wird (10); – nachfolgend eine Siliziumnitridschicht (56) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) abgeschieden wird (16); – nachfolgend auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) lokal Öffnungen (58) in die Siliziumnitridschicht (56) eingebracht werden; – nachfolgend in den Öffnungen (58) mittels Plattieren (20) Metallkontakte (60) ausgebildet werden (20); dadurch gekennzeichnet, dass – vor dem Abscheiden (16) der Siliziumnitridschicht (56) der Emitter (52) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) teilweise zurückgeätzt wird (12); – nachfolgend vor dem Abscheiden (16) der Siliziumnitridschicht (56) auf der ersten Seite des Siliziumsubstrats (50) eine Siliziumoxidschicht (54) mit einer Dicke im Bereich von 1,0 nm bis 10 nm ausgebildet wird (14).Process for producing a crystalline silicon solar cell, in which - for the purpose of forming an emitter ( 52 ) on a first side of a silicon substrate ( 50 ) Dopant in, the silicon substrate ( 50 ) is diffused ( 10 ); - Subsequently, a silicon nitride layer ( 56 ) on the first side of the silicon substrate ( 50 ) is deposited ( 16 ); Following on the first side of the silicon substrate ( 50 ) local openings ( 58 ) into the silicon nitride layer ( 56 ) are introduced; - subsequently in the openings ( 58 ) by means of plating ( 20 ) Metal contacts ( 60 ) be formed ( 20 ); characterized in that - before deposition ( 16 ) of the silicon nitride layer ( 56 ) the emitter ( 52 ) on the first side of the silicon substrate ( 50 ) is partially etched back ( 12 ); - subsequently before the deposition ( 16 ) of the silicon nitride layer ( 56 ) on the first side of the silicon substrate ( 50 ) a silicon oxide layer ( 54 ) is formed with a thickness in the range of 1.0 nm to 10 nm ( 14 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallkontakte (60) in den Öffnungen (58) mittels Elektroplattieren (20) ausgebildet werden (20).Method according to claim 1, characterized in that the metal contacts ( 60 ) in the openings ( 58 ) by electroplating ( 20 ) be formed ( 20 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Eindiffusion (10) von Dotierstoff in das Siliziumsubstrat (50) ein Emitter (52) mit einem Schichtwiderstandswert im Bereich von 50 Ω/sq bis 70 Ω/sq ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the indiffusion ( 10 ) of dopant into the silicon substrate ( 50 ) an emitter ( 52 ) is formed with a sheet resistance value in the range of 50 Ω / sq to 70 Ω / sq. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (52) nasschemisch zurückgeätzt wird (12).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the emitter ( 52 ) is etched back wet-chemically ( 12 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Zurückätzen (12) des Emitters (52) dessen Schichtwiderstandswert um 10 Ω/sq bis 50 Ω/sq erhöht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by etching back ( 12 ) of the emitter ( 52 ) whose sheet resistance value is increased by 10 Ω / sq to 50 Ω / sq. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumoxidschicht (54) mittels einer nasschemischen Oxidation ausgebildet wird (14).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the silicon oxide layer ( 54 ) is formed by wet-chemical oxidation ( 14 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumoxidschicht mittels einer Gasphasenoxidation ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the silicon oxide layer is formed by means of a gas phase oxidation. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumoxidschicht (54) in einer Dicke im Bereich von 2 nm bis 3 nm ausgebildet wird (14).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the silicon oxide layer ( 54 ) is formed in a thickness in the range of 2 nm to 3 nm ( 14 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Öffnungen (58) die Siliziumoxidschicht (54) lokal entfernt wird, vorzugsweise mittels Laserablation.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in the openings ( 58 ) the silicon oxide layer ( 54 ) is removed locally, preferably by means of laser ablation. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoff enthaltende Siliziumnitridschicht (56) abgeschieden wird (16).Method according to one of the preceding claims, characterized in that a hydrogen-containing silicon nitride layer ( 56 ) is deposited ( 16 ). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (58) mittels Laserablation in die Sillziumnitridschicht (54) eingebracht werden (28) und dabei mittels Laserdiffusion in Bereichen der Öffnungen (58) stärker dotierte Emitterbereiche (62) ausgebildet werden (28).Method according to one of the preceding claims, characterized in that the openings ( 58 ) by laser ablation in the Sillziumnitridschicht ( 54 ) ( 28 ) and thereby by means of laser diffusion in areas of the openings ( 58 ) more heavily doped emitter regions ( 62 ) be formed ( 28 ). Solarzelle hergestellt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Solar cell produced by the method according to one of claims 1 to 11.
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