DE102012107472A1

DE102012107472A1 - Solarzelle und Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle

Info

Publication number: DE102012107472A1
Application number: DE201210107472
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Stegemann; Matthias Georgi; Bernd Bitnar
Original assignee: SolarWorld Innovations GmbH
Current assignee: SolarWorld Industries GmbH
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2014-02-20

Abstract

In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Solarzelle (100, 200, 300) aufweisen: ein Silizium-Substrat (102) mit einer negativen Grunddotierung; eine erste dielektrische Schicht (116) angeordnet auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates (102); eine elektrische Schicht (120), die Aluminium aufweist und auf der ersten dielektrischen Schicht (116) angeordnet ist; wobei die erste dielektrische Schicht (116) Öffnungen (122, 206) aufweist, durch welche die elektrische Schicht (120) stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates (102) kontaktiert; und wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter (124) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Solarzelle und ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle.
Es hat sich bei einem Solarzellen-Substrat aus Silizium herausgestellt, dass ein n-dotiertes Silizium-Substrat gegenüber einem p-dotierten Silizium-Substrat verschiedene Vorteile aufweist, beispielsweise

– dass sich aus einem n-dotierten Silizium-Substrat eine Solarzelle herstellen lässt, die keine Bor-Sauerstoff-Degradation (B-O-Degradation) zeigt;
– relevante Verunreinigungen, wie beispielsweise Eisen (Fe) weniger rekombinationswirksam sind;
– und dadurch für eine gegebene Reinheit des Kristalls ein höherer Wirkungsgrad erreicht werden kann;
– und die Konzentration der Minoritätsladungsträger höher ist und damit eine höhere Lichtausbeute bei geringer Sonneneinstrahlung erreicht wird.

Es wurden hocheffiziente Solarzellen aus n-dotierten Wafern (Silizium-Substrat) hergestellt. Der Herstellungsprozess dieser hocheffizienten Solarzellen, der die Güte des Materials zur Erzielung eines sehr hohen Wirkungsgrads ausnutzt, besteht jedoch entweder aus sehr vielen Prozessschritten oder aus technologisch sehr aufwendigen Schritten (z.B. das Bilden eines Hetero-Übergangs).
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Solarzelle auf Basis von n-dotiertem Silizium bereitgestellt, die relativ kostengünstige Prozessschritte mit einem hohen Wirkungsgradpotential verbinden. Die Solarzelle gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann n-dotiertes Silizium, einen lokalen Emitter auf der Rückseite und eine beispielsweise mittels Koextrusionsdrucks metallisierte Vorderseite aufweisen.
Der Solarzellenprozess gemäß verschiedenen Ausführungsformen lässt sich ohne größere Veränderungen flexibel sowohl für n-dotiertes als auch für p-dotiertes Silizium verwenden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Solarzelle aufweisen: ein Silizium-Substrat mit einer negativen Grunddotierung; eine erste dielektrische Schicht angeordnet auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates; eine elektrische Schicht, die Aluminium aufweist und auf der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist; wobei die erste dielektrische Schicht Öffnungen aufweist, durch welche die elektrische Schicht stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates kontaktiert; und wobei das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen einen durch Aluminium p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter aufweist.
In einer Ausgestaltung kann die elektrische Schicht einen Feststoffanteil an Aluminium aufweisen von mindestens 50 Gew.%. Weiterhin kann die elektrische Schicht einen Anteil an Bor aufweisen von bis zu 1 Gew.%.
In noch einer Ausgestaltung kann zwischen dem Silizium-Substrat und der ersten dielektrischen Schicht eine Bor-dotierte Schicht aus Silizium-Oxyd oder Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid angeordnet sein, welche Bestandteile von Bor aufweist; wobei die erste dielektrische Schicht eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid aufweisen kann; und wobei die Bor-dotierte Schicht und die erste dielektrische Schicht Öffnungen aufweisen können, durch welche die elektrische Schicht stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates kontaktiert; wobei das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter aufweist; und wobei zwischen den Kontaktstellen ein durchgängiger p-dotierter Rückseiten-Emitter ausgebildet ist, der eine geringere Ausdehnung im Substrat aufweist als der selektive Rückseiten-Emitter.
In noch einer Ausgestaltung kann zwischen dem Silizium-Substrat und der ersten dielektrischen Schicht eine Bor-dotierte Schicht aus amorphem Silizium angeordnet sein, welche Bestandteile von Bor aufweist; wobei die erste dielektrische Schicht eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid, Silizium-Oxynitrid oder Aluminium-Oxyd aufweist; wobei die Bor-dotierte Schicht und die erste dielektrische Schicht Öffnungen aufweisen, durch welche die elektrische Schicht stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates kontaktiert; wobei das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter aufweist; und wobei zwischen den Kontaktstellen ein durchgängiger p-dotierter Rückseiten-Emitter ausgebildet ist, der eine geringere Ausdehnung im Substrat aufweist als der selektive Rückseiten-Emitter.
In noch einer Ausgestaltung kann die Solarzelle ferner aufweisen eine zweite dielektrische Schicht, angeordnet auf der ersten dielektrischen Schicht, wobei die zweite dielektrische Schicht eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Nitrid und Silizium-Oxyd aufweist; wobei beide dielektrische Schichten Öffnungen aufweisen, durch welche die elektrische Schicht stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates kontaktiert; und wobei das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter aufweist.
In noch einer Ausgestaltung kann die elektrische Schicht Aluminium und Bor aufweisen, wobei die elektrische Schicht mehr Aluminium als Bor aufweist.
In noch einer Ausgestaltung können die Öffnungen weniger als 1 mm voneinander beabstandet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die lichtzugewandte Oberfläche des Silizium-Substrates ein Vorderseiten-Oberflächen-Feld mit einer stärker negativen Dotierung als die Grunddotierung des Silizium-Substrates aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann auf der lichtzugewandten Seite des Silizium-Substrates eine dielektrische Schicht angeordnet sein, welche Silizium-Nitrid aufweist; und die dielektrische Schicht kann linienförmige Öffnungen aufweisen, in denen elektrische Frontkontakte angeordnet sind, die das Silizium-Substrat stellenweise kontaktieren.
In noch einer Ausgestaltung können die elektrischen Front-Kontakte ein Höhe-Breiten-Verhältnis von mindestens 0,5:1 aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen eine höhere negative Dotierung als an übrigen Bereichen des Vorderseiten-Oberflächen-Felds aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann die negative Grunddotierung des Silizium-Substrates einen Gradienten von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante des Substrates aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt, wie sie oben beschrieben worden ist oder im Folgenden noch erläutert wird, wobei die Bor-dotierte Schicht aus amorphem Silizium oder aus Silizium-Oxyd mittels eines PE-CVD-Verfahrens auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates abgeschieden wird.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle bereitgestellt, wie sie oben beschrieben worden ist oder im Folgenden noch erläutert wird, wobei die negative Dotierung der lichtzugewandten Frontseite des Silizium-Substrates mittels Diffusion von Phosphor-Oxychlorid erfolgt und die positive Dotierung der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates mittels Festkörperdiffusion aus der Bor-dotierten Schicht in einem Verfahrensschritt erfolgt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle mit selektivem Aluminium-Emitter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle mit ganzflächigem Bor-Emitter (dotiert aus borhaltigem PE-Oxid) und selektiven Aluminium-Emitter-Kontakten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
3 eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle mit ganzflächigem Bor-Emitter (dotiert aus einer borhaltigen Schicht aus amorphem Silizium (a-Si Schicht)) und selektiven Aluminium-Emitter-Kontakten gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 zeigt eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle 100 mit selektivem Aluminium-Emitter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einer Solarzelle eine Einrichtung verstanden, die Strahlungsenergie von überwiegend sichtbarem Licht (beispielsweise zumindest ein Teil des Lichts im sichtbaren Wellenlängenbereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1150 nm; es ist anzumerken, dass zusätzlich auch Ultraviolett(UV)-Strahlung und/oder Infrarot(IR)-Strahlung umgewandelt werden kann), beispielsweise von Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umwandelt mittels des so genannten photovoltaischen Effekts.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter einem Solarmodul eine elektrisch anschlussfähige Einrichtung verstanden mit mehreren Solarzellen (die miteinander in Serie und/oder parallel verschaltet sind), und optional mit einem Witterungsschutz (beispielsweise Glas), einer Einbettung und einer Rahmung.
Die Solarzelle 100 kann einen homogenen oder ein selektives Frontseitenfeld (FSF-Front Surface Field) aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Solarzelle bereitgestellt, die auf ihrer Vorderseite (auch bezeichnet als Sonnenseite) ein homogenes oder selektives n-dotiertes Frontseitenfeld aufweist, das in Verbindung mit Frontkontakten steht,, die die Aufgabe eines Metallisierungsnetzes einer Solarzelle übernimmt und die erzeugten elektrischen Ladungsträger von der Vorderseite der Solarzelle einsammelt.
1 zeigt ein Substrat 102, beispielsweise in Form eines Wafers.
Das Substrat 102 kann aufweisen oder bestehen aus mindestens einer Photovoltaikschicht.
Als Wafermaterial sind in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen:

– n-dotiertes Silizium mit Dotierstoffen aus der 5. Hauptgruppe, beispielsweise Phosphor oder Arsen oder Antimon.
– n-dotiertes Silizium mit Dotierstoffen aus der 3. und der 5. Hauptgruppe, wobei die Menge des Dotierstoffs der 5. Hauptgruppe überwiegt, so dass eine effektive n-Dotierung vorliegt. Dies können beispielsweise Bor und Phosphor oder Gallium und Phosphor oder eine beliebige Kombination aus Bor oder Gallium und Phosphor oder Arsen oder Antimon sein.
– Monokristallines CZ Silizium.
– Multikristallines Silizium.
– Blockgegossenes Quasimono (QM)-Silizium.

Als blockgegossenes QM-Silizium können Wafer zum Einsatz kommen, die beispielsweise in Wachstumsrichtung des Kristalls gesägt werden. Ein solcher Wafer hat die Eigenschaft, eine hohe Kristallqualität und Homogenität aufzuweisen, die beim konventionellen Sägen senkrecht zur Wachstumsrichtung nicht erzielt werden könnte. Weitere Eigenschaften hieraus sind die Lage der Waferkanten parallel zur Kristallrichtung (110) und ein vollquadratisches Format des Wafers.
Somit weist das Silizium-Substrat 102 in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine negative Grunddotierung auf, beispielsweise eine Dotierung von n-Typ Dotierstoff 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 2·10¹⁶ cm^–3.
Das Solarzellen-Substrat 102 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 mehrerer (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 hergestellte Solarzelle die folgenden Dimensionen aufweisen: eine Breite in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, eine Länge in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm, und eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 300 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann, wie oben beschrieben worden ist, ein Basisbereich 104 in der Photovoltaikschicht gebildet werden, beispielsweise dotiert mit n-Typ Dotierstoff mit der Grunddotierungs-Konzentration, wie sie oben beschrieben worden ist.
Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Vorderseiten-Kontaktbereich 106 gebildet werden, dotiert mit Dotierstoff vom n-Dotierungstyp, beispielsweise mit Dotierstoff der 5. Hauptgruppe des Periodensystems, beispielsweise mit Phosphor oder Arsen oder Antimon.
Weiterhin kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen optional in dem Vorderseiten-Kontaktbereich 106 ein erster Teilbereich 108 gebildet werden mit relativ niedriger Dotierstoffkonzentration des n-Typ-Dotierstoffs und ein zweiter Teilbereich 110 mit relativ zu der Dotierstoffkonzentration des n-Typ-Dotierstoffs in dem ersten Teilbereich 108 erhöhter Dotierstoffkonzentration des n-Typ-Dotierstoffs. Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, werden aus dem zweiten Teilbereich 110 die Bereiche des optionalen selektiven Frontseitenfeldes (FSF) gebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der zweite Teilbereich 110 in körperlichem Kontakt zu Vorderseiten-Kontaktfingern 112 angeordnet.
Die lichtzugewandte Oberfläche des Silizium-Substrates kann somit ein Vorderseiten-Oberflächen-Feld (in dem Vorderseiten-Kontaktbereich 106) mit einer stärker negativen Dotierung als die Grunddotierung des Silizium-Substrates in dem Basisbereich 104 aufweisen. Die elektrischen Front-Kontakte können ein Höhe-Breiten-Verhältnis von mindestens 0,5:1 aufweisen und können beispielsweise mittels eines Koextrusionsverfahrens aus zwei oder mehr unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialien gebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann optional eine Antireflektionsschicht 114 (beispielsweise aufweisend oder bestehend aus einer dielektrischen Schicht wie beispielsweise Siliziumnitrid) auf die freiliegende obere Oberfläche des Vorderseiten-Kontaktbereichs 106, aufgebracht werden). Die Vorderseiten-Kontaktfingern 112 können durch die Antireflektionsschicht 114 gefeuert werden, so dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Vorderseiten-Kontaktfingern 112 und der Vorderseite (der Lichtempfangsseite) des Vorderseiten-Kontaktbereichs 106 gebildet wird.
Die Antireflektionsschicht 114, beispielsweise die dielektrische Schicht 114 kann linienförmige Öffnungen aufweisen, in denen elektrische Frontkontakte (beispielsweise in Form der Vorderseiten-Kontaktfinger 112) angeordnet sind, die das Silizium-Substrat 102, beispielsweise jeweils einen Teil des Vorderseiten-Kontaktbereichs 106, stellenweise kontaktieren.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration in dem Vorderseiten-Kontaktbereich 106 dotiert werden mit einem geeigneten Dotierstoff wie beispielsweise Phosphor oder Arsen oder Antimon. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Bereiche mit erhöhter Dotierstoffkonzentration (d.h. beispielsweise der zweite Teilbereich 110) hoch dotiert werden mit Dotierstoff zum Dotieren mit dem n-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 5·10²¹ 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 n-Leitungstyp liegt in einem Bereich von ungefähr 30 Ohm/sq bis ungefähr 80 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 40 Ohm/sq bis ungefähr 60 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 45 Ohm/sq bis ungefähr 50 Ohm/sq.
Ferner kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen der andere Teilbereich, d.h. beispielsweise der erste Teilbereich 108, mit dem n-Leitungstyp niedrig dotiert werden mit n-Typ-Dotierstoff mit einer Oberflächen-Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁷ cm^–3 bis ungefähr 2·10²¹ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 10²⁰ cm^–3, beispielsweise mit einer Dotierkonzentration in einem Bereich von ungefähr 5·10¹⁸ cm^–3 bis ungefähr 5·10¹⁹ cm^–3. Der Schichtwiderstand in den niedrigdotierten Bereichen, d.h. beispielsweise dem ersten Teilbereich 108, liegt in einem Bereich von ungefähr 60 Ohm/sq bis ungefähr 300 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 70 Ohm/sq bis ungefähr 200 Ohm/sq, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 80 Ohm/sq bis ungefähr 150 Ohm/sq.
Auf diese Weise wird anschaulich, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, optional ein selektiver Vorderseiten-Kontaktbereich 106 auf der Vorderseite der Photovoltaikschicht gebildet. Somit kann das Silizium-Substrat an den Kontaktstellen eine höhere negative Dotierung als an übrigen Bereichen des Vorderseiten-Oberflächen-Felds aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Vorderseiten-Kontaktfinger 112 in Form eines Kontaktgrids gebildet werden (allgemein eine Metallisierungsstruktur, beispielsweise in Form eines Metallisierungsgitters), das mittels eines Druckverfahrens (beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens) oder beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase, beispielsweise mittels Sputterns, gebildet wird. Das Kontaktgrid kann eine Mehrzahl separater Metallbereiche, beispielsweise eine Mehrzahl von Kontaktlinien oder Kontaktpunkte, beispielsweise die Mehrzahl von Vorderseiten-Kontaktfingern 112, aufweisen. Die Vorderseiten-Kontaktfinger 112 können beispielsweise in einem Abstand zueinander und parallel zueinander angeordnet sein oder werden.
Somit wird anschaulich in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Metallisierungsstruktur 112 auf einem hochdotierten Bereich (beispielsweise dem zweiten Teilbereich 110) einer Solarzelle 100 gebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsstruktur 112 (auch bezeichnet als Kontaktstruktur 112) aufgedampft oder aufgesputtert werden, beispielsweise unter Verwendung einer Schattenmaske. Optional kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die aufgebrachte Metallisierungsstruktur 112 nachfolgend, beispielsweise elektrochemisch, verstärkt werden.
Optional kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen unterhalb der Metallisierungsstruktur 112 ein Kontaktsilizid (nicht dargestellt) gebildet werden.
Auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates 102 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine erste dielektrische Schicht 116 angeordnet. Die erste dielektrische Schicht 116 kann eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid aufweisen. Ferner kann die erste dielektrische Schicht 116 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm 100 nm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 60 nm.
Ferner kann optional eine zweite dielektrische Schicht 118 auf der ersten dielektrischen Schicht 116 angeordnet sein.
Die zweite dielektrische Schicht 118 kann Silizium-Nitrid und/oder Silizium-Oxyd aufweisen. Die zweite dielektrische Schicht 118 kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 100 nm. Die elektrische Schicht 120 weist überwiegend Aluminium auf. Die elektrische Schicht 120 kann einen Feststoffanteil von Aluminium aufweisen von mindestens 50 Gew.%, beispielsweise einen Feststoffanteil von Aluminium von mindestens 60 Gew.%. Ferner kann die elektrische Schicht 120 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 40 nm. Die elektrische Schicht 120 kann Aluminium und Bor aufweisen, wobei die elektrische Schicht 120 mehr Aluminium als Bor aufweist.
Die erste dielektrische Schicht 116 und, wenn vorhanden, auch die zweite dielektrische Schicht 118 kann/können Öffnungen 122 aufweisen, die grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen können, beispielsweise rund (beispielsweise kreisförmig oder elliptisch) oder polygonal (beispielsweise dreieckig, viereckig (beispielsweise rechteckig, z.B. quadratisch), fünfeckig, sechseckig oder mit noch mehr Ecken. Mittels der Öffnungen 122 in der ersten dielektrischen Schicht 116 und gegebenenfalls der zweiten dielektrischen Schicht 118 sind Teilbereiche der unteren Oberfläche des Silizium-Substrats 102 freigelegt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die Öffnungen 122 linienförmig ausgebildet sein, die sich vorzugsweise in einer Richtung über die gesamte Ausdehnung des Substrates erstrecken, sowie eine Breite in einem Bereich von ungefähr 20 µm bis ungefähr 150 µm, beispielsweise eine Breite in einem Bereich von ungefähr 30 µm bis ungefähr 100 µm. Die Öffnungen 122 können in einem Abstand von weniger als 1 mm voneinander angeordnet sein.
Somit können beispielsweise anschaulich beide dielektrische Schichten 116, 118 Öffnungen 122 aufweisen, durch welche die elektrische Schicht 120 stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates 102 (elektrisch und körperlich) kontaktiert.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Silizium-Substrat 102 an Kontaktstellen 126 einen (beispielsweise linienförmigen oder punktförmigen) p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter 124 aufweisen.
Die in 1 dargestellte Solarzelle 100 (die anschaulich auch als eine PERL-Solarzelle 100 (PERL: passivated emitter and rearside local aluminium contact solar cell; Deutsch: Solarzelle mit passiviertem lokalen Aluminium-Emitter und passivierter Rückseite) kann beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden:
Zunächst kann die freiliegende Silizium-Substrat-Rückseite (lichtabgewandte Seite) gereinigt werden. Anders ausgedrückt erfolgt beispielsweise eine Reinigung der Waferrückseite.
Anschließend kann eine Passivierungsschicht (beispielsweise die erste dielektrische Schicht 116 und optional die zweite dielektrische Schicht 118) auf die Silizium-Substrat-Rückseite aufgebracht, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Passivierungsschicht auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns. Die erste dielektrische Schicht 116 (und gegebenenfalls die zweite dielektrische Schicht 118) kann eines oder mehrere der folgenden Materialien oder Verbindungen aufweisen oder aus diesen gebildet werden: Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid oder einem Stapel aus zwei oder drei dieser Schichten. Dann kann mittels eines Laserprozesses eine stellenweise Ablation (beispielsweise eine punktförmige oder linienförmige Ablation) durchgeführt werden, so dass Öffnungen in der ersten dielektrischen Schicht 116 (und gegebenenfalls in der zweiten dielektrischen Schicht 118) gebildet werden derart, dass eine Oberflächenbereiche der Silizium-Substrat-Rückseite freigelegt werden. Weiterhin kann dann eine Aluminium-haltige Siebdruckpaste auf die Passivierungsschicht und in die ablatierten Öffnungen aufgedruckt werden; optional kann die Siebdruckpaste eine Bor-Beimischung mit einem Anteil zwischen 0,1 Gew.% und 1,0 Gew.% enthalten. Schließlich kann die Siebdruckpaste einem Feuerungsschritt unterzogen werden zur Ausbildung lokaler p-Dotierungen in den Öffnungen der Passivierungsschicht (beispielsweise den p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter 124).
2 zeigt eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle 200 mit ganzflächigem Bor-Emitter (dotiert aus borhaltigem PE-Oxid) und selektiven Aluminium-Emitter-Kontakten gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Die Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist ähnlich der Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, weshalb im Folgenden nur die Unterschiede der Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verglichen mit der Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Hinsichtlich der anderen Merkmale wird auf die obige Beschreibung der Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen.
Im Unterschied zu der Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht nur einen selektiven Rückseiten-Emitter auf, sondern zusätzlich auch noch einen ganzflächigen Rückseiten-Emitter, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
So kann beispielsweise zwischen dem Silizium-Substrat 102 und der ersten dielektrischen Schicht 116 eine ganzflächige Rückseiten-Emitter-Schicht 202 (beispielsweise p-dotiert) sowie eine Bor-dotierte Schicht 204 aus Silizium-Oxyd oder Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid angeordnet sein, welche Bestandteile von Bor aufweist. Die Rückseiten-Emitter-Schicht 202 ist auf der Rückseite des Silizium-Substrats 202 angeordnet und die Bor-dotierte Schicht 204 ist auf der Rückseiten-Emitter-Schicht 202 angeordnet. Ferner ist die erste dielektrische Schicht 116 auf der Bor-dotierten Schicht 204 angeordnet.
Die gebildeten Öffnungen 206 erstrecken sich durch die erste dielektrische Schicht 116, gegebenenfalls durch die zweite dielektrische Schicht 118, sowie durch die Bor-dotierte Schicht 204. Anders ausgedrückt weisen die Bor-dotierte Schicht 204 und die erste dielektrische Schicht 116 Öffnungen 206 auf, durch welche die elektrische Schicht 120 stellenweise die Rückseite 126 des Silizium-Substrates 102 kontaktiert.
Das Silizium-Substrat 102 weist auch wie die Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter auf. Ferner ist zwischen den Kontaktstellen ein durchgängiger p-dotierter Rückseiten-Emitter ausgebildet, der eine geringere Ausdehnung im Silizium-Substrat 102 aufweist als der selektive Rückseiten-Emitter.
Die in 2 dargestellte Solarzelle 200 (die anschaulich auch als eine PERC-Solarzelle 200 (PERC: passivated emitter and rearside contact solar cell; Deutsch: Solarzelle mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite) kann beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden:
Zunächst kann die freiliegende Silizium-Substrat-Rückseite (lichtabgewandte Seite) gereinigt werden. Anders ausgedrückt erfolgt beispielsweise eine Reinigung der Waferrückseite.
Anschließend wird eine Bor-dotierte Schicht 204 aus Silizium-Oxyd oder Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Bor-dotierte Schicht 204 auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns. Dann kann auf die Bor-dotierte Schicht 204 eine Passivierungsschicht (beispielsweise die erste dielektrische Schicht 116 und optional die zweite dielektrische Schicht 118) auf die Silizium-Substrat-Rückseite aufgebracht werden, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Passivierungsschicht auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns. Die erste dielektrische Schicht 116 (und gegebenenfalls die zweite dielektrische Schicht 118) kann eines oder mehrere der folgenden Materialien oder Verbindungen aufweisen oder aus diesen gebildet werden: Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid oder einem Stapel aus zwei oder drei dieser Schichten.
Dann kann eine Diffusion eines n-Typ-Dotierstoffs, beispielsweise eine Phosphor-Diffusion, eines Vorderseiten-Oberflächen-Feldes (Front-Surface-Field) durchgeführt werden, wobei gleichzeitig eine Diffusion des ganzflächigen Rückseiten-Emitters durch Bor aus der dotierten Passivierungsschicht (d.h. der Bor-dotierten Schicht 204) auf der Waferrückseite erfolgt, wobei die beispielsweise die zweite dielektrische Schicht 118 aus Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid als Diffusionsbarriere gegen den Dotierstoff, beispielsweise Phosphor, wirkt.
Dann kann mittels eines Laserprozesses eine stellenweise Ablation (beispielsweise eine punktförmige oder linienförmige Ablation) durchgeführt werden, so dass Öffnungen in der ersten dielektrischen Schicht 116 (und gegebenenfalls in der zweiten dielektrischen Schicht 118) gebildet werden derart, dass eine Oberflächenbereiche der Silizium-Substrat-Rückseite freigelegt werden. Weiterhin kann dann eine Aluminium-haltige Siebdruckpaste auf die Passivierungsschicht und in die ablatierten Öffnungen aufgedruckt werden; optional kann die Siebdruckpaste eine Bor-Beimischung mit einem Anteil zwischen 0,1 Gew.% und 1,0 Gew.% enthalten. Schließlich kann die Siebdruckpaste einem Feuerungsschritt unterzogen werden zur Ausbildung lokaler p-Dotierungen in den Öffnungen der Passivierungsschicht (beispielsweise den p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter 124).
3 zeigt eine Querschnittansicht durch eine Solarzelle 300 mit ganzflächigem Bor-Emitter (dotiert aus einer borhaltigen Schicht aus amorphem Silizium (a-Si Schicht)) und selektiven Aluminium-Emitter-Kontakten gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Die Solarzelle 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist ähnlich der Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, weshalb im Folgenden nur die Unterschiede der Solarzelle 300 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verglichen mit der Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Hinsichtlich der anderen Merkmale wird auf die obige Beschreibung der Solarzelle 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und der Solarzelle 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwiesen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Bor-dotierte Schicht 204 ersetzt durch eine Bor-dotierte Schicht 302 aus amorphem Silizium. Die Schichtdicke der Bor-dotierten Schicht 302 kann zwischen 10 nm und 100 nm liegen.
In diesem Fall kann die erste dielektrische Schicht 116 eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid, Silizium-Oxynitrid oder Aluminium-Oxyd aufweisen.
Die in 3 dargestellte Solarzelle 300 (die anschaulich auch als eine PERC-Solarzelle 100 (PERL: passivated emitter and rearside contact solar cell; Deutsch: Solarzelle mit passiviertem Emitter und passivierter Rückseite) kann beispielsweise auf folgende Weise hergestellt werden:
Zunächst kann die freiliegende Silizium-Substrat-Rückseite (lichtabgewandte Seite) gereinigt werden. Anders ausgedrückt erfolgt beispielsweise eine Reinigung der Waferrückseite.
Anschließend wird eine Bor-haltige amorphe Silizium-Schicht 302 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Bor-haltige amorphe Silizium-Schicht 302 auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns.
Dann kann auf die Bor-haltige amorphe Silizium-Schicht 302 eine Passivierungsschicht (beispielsweise die erste dielektrische Schicht 116 und optional die zweite dielektrische Schicht 118) auf die Silizium-Substrat-Rückseite aufgebracht werden, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Passivierungsschicht auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns. Die erste dielektrische Schicht 116 (und gegebenenfalls die zweite dielektrische Schicht 118) kann eines oder mehrere der folgenden Materialien oder Verbindungen aufweisen oder aus diesen gebildet werden: Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid, Aluminium-Oxyd (Al₂O₃) oder Silizium-Oxynitrid oder einem Stapel aus zwei oder drei dieser Schichten.
Dann kann eine Diffusion eines n-Typ-Dotierstoffs, beispielsweise eine Phosphor-Diffusion, eines Vorderseiten-Oberflächen-Feldes (Front-Surface-Field) durchgeführt werden, wobei gleichzeitig eine Diffusion des ganzflächigen Rückseiten-Emitters durch Bor aus der dotierten Passivierungsschicht (d.h. der Bor-haltigen amorphen Silizium-Schicht 302) auf der Waferrückseite erfolgt, wobei die beispielsweise die zweite dielektrische Schicht 118 aus Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid als Diffusionsbarriere gegen den Dotierstoff, beispielsweise Phosphor, wirkt.
Dann kann mittels eines Laserprozesses eine stellenweise Ablation (beispielsweise eine punktförmige oder linienförmige Ablation) durchgeführt werden, so dass Öffnungen in der ersten dielektrischen Schicht 116 (und gegebenenfalls in der zweiten dielektrischen Schicht 118) gebildet werden derart, dass eine Oberflächenbereiche der Silizium-Substrat-Rückseite freigelegt werden. Weiterhin kann dann eine Aluminium-haltige Siebdruckpaste auf die Passivierungsschicht und in die ablatierten Öffnungen aufgedruckt werden; optional kann die Siebdruckpaste eine Bor-Beimischung mit einem Anteil zwischen 0,1 Gew.% und 1,0 Gew.% enthalten. Schließlich kann die Siebdruckpaste einem Feuerungsschritt unterzogen werden zur Ausbildung lokaler p-Dotierungen in den Öffnungen der Passivierungsschicht (beispielsweise den p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter 124).
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann anstelle der Laserablation zum Bilden der Öffnungen und dem Aufbringen der Siebdruckpaste zum Bilden der elektrischen Rückseiten-Kontakte mittels eines Feuerprozesses auch so genannte Laser-gefeuerte Kontakte (Laser fired contacts, LFC) als Rückseiten-Kontakte gebildet werden.
In dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel würde ein möglicher Herstellungsprozess der Solarzelle 100 mit LFCs beispielsweise aufweisen:
Zunächst kann die freiliegende Silizium-Substrat-Rückseite (lichtabgewandte Seite) gereinigt werden. Anders ausgedrückt erfolgt beispielsweise eine Reinigung der Waferrückseite.
Anschließend kann eine Passivierungsschicht (beispielsweise die erste dielektrische Schicht 116 und optional die zweite dielektrische Schicht 118) auf die Silizium-Substrat-Rückseite aufgebracht, beispielsweise abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines chemischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD), beispielsweise mittels eines plasma-angeregten Abscheideverfahrens aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD). Alternativ kann die Passivierungsschicht auch mittels eines oder mehrerer anderer Aufbringverfahren aufgebracht werden, beispielsweise mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD), beispielsweise mittels Sputterns. Die erste dielektrische Schicht 116 (und gegebenenfalls die zweite dielektrische Schicht 118) kann eines oder mehrere der folgenden Materialien oder Verbindungen aufweisen oder aus diesen gebildet werden: Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid oder einem Stapel aus zwei oder drei dieser Schichten.
Weiterhin kann dann eine Aluminium-haltige Siebdruckpaste auf die Passivierungsschicht und in die ablatierten Öffnungen aufgedruckt werden; optional kann die Siebdruckpaste eine Bor-Beimischung mit einem Anteil zwischen 0,1 Gew.% und 1,0 Gew.% enthalten. Schließlich kann die Siebdruckpaste einem Feuerungsschritt unterzogen werden mit einer anschließenden Prozessierung Laser-gefeuerter Kontakte (LFC) zur Ausbildung lokaler p-Dotierungen in den Öffnungen der Passivierungsschicht (beispielsweise den p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter 124).
Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen kann als Wafermaterial und damit als das Silizium-Substrat 102 QM-Silizium verwendet werden.
Bei Wafern aus QM-Silizium tritt ein (beispielsweise linearer) Gradient der Dotierstoff-Konzentration auf, wenn diese senkrecht, d. h. parallel zur Kristallisationsrichtung, aus einem Siliziumblock gesägt werden. Dies führt dazu, dass sich der spezifische Widerstand entlang der Oberfläche des Wafers ändert. Anschaulich weist die negative Grunddotierung des Silizium-Substrates in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen Gradienten von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante des Substrates auf.
In diesen Ausführungsbeispielen kann eine Reduktion der Widerstandsverluste auf der Rückseite der aus solchen Wafern gebildeten Solarzellen erreicht werden beispielsweise durch eine Variation des Abstandes (beispielsweise des so genannten Pitches (Mitte-zu-Mitte-Abstand)) der lokalen Rückseitenkontakte voneinander über der Waferfläche entsprechend dem jeweiligen lokalen Wert des spezifischen Widerstands.
Allgemein können die jeweiligen Abstände zwischen zwei jeweiligen Rückseitenkontakten gewählt werden in einem Bereich von beispielsweise ungefähr 50 µm (in einem Bereich einer geringen elektrischen Leitfähigkeit des Basisbereichs) bis ungefähr 5 mm (in einem Bereich einer hohen elektrischen Leitfähigkeit des Basisbereichs), beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 3 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 µm bis ungefähr 2 mm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 300 µm bis ungefähr 2 mm. Die Rückseitenkontakte können (beispielsweise wenn sie linienförmig ausgebildet sind) eine Linienbreite aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 µm bis ungefähr 200 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 µm bis ungefähr 100 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 70 µm.

Claims

Solarzelle (100, 200, 300), aufweisend – ein Silizium-Substrat (102) mit einer negativen Grunddotierung; – eine erste dielektrische Schicht (116) angeordnet auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates (102); – eine elektrische Schicht (120), die Aluminium aufweist und auf der ersten dielektrischen Schicht (116) angeordnet ist; – wobei die erste dielektrische Schicht (116) Öffnungen (122, 206) aufweist, durch welche die elektrische Schicht (120) stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates (102) kontaktiert; und – wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter (124) aufweist.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß Anspruch 1, wobei die elektrische Schicht (120) einen Feststoff-Feststoffanteil an Aluminium aufweist von mindestens 50 Gew.%.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß Anspruch 1 oder 2, – wobei zwischen dem Silizium-Substrat (102) und der ersten dielektrischen Schicht (116) eine Bor-dotierte Schicht (204) aus Silizium-Oxyd oder Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid angeordnet ist; – wobei die erste dielektrische Schicht (116) eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid oder Silizium-Oxynitrid aufweist; – wobei die Bor-dotierte Schicht (204) und die erste dielektrische Schicht (116) Öffnungen (122, 206) aufweisen, durch welche die elektrische Schicht stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates (102) kontaktiert; – wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter (124) aufweist; und – wobei zwischen den Kontaktstellen ein durchgängiger p-dotierter Rückseiten-Emitter (202) ausgebildet ist, der eine geringere Tiefen-Ausdehnung im Substrat (102) aufweist als der selektive Rückseiten-Emitter (124).
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß Anspruch 1 oder 2, – wobei zwischen dem Silizium-Substrat (102) und der ersten dielektrischen Schicht (116) eine Bor-dotierte Schicht (302) aus amorphem Silizium angeordnet ist; – wobei die erste dielektrische Schicht (116) eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Oxyd, Silizium-Nitrid, Silizium-Oxynitrid oder Aluminium-Oxyd aufweist; – wobei die Bor-dotierte Schicht (302) und die erste dielektrische Schicht (116) Öffnungen (122, 206) aufweisen, durch welche die elektrische Schicht (120) stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates (102) kontaktiert; – wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter (124) aufweist; und – wobei zwischen den Kontaktstellen ein durchgängiger p-dotierter Rückseiten-Emitter (202) ausgebildet ist, der eine geringere Tiefen-Ausdehnung im Substrat (102) aufweist als der selektive Rückseiten-Emitter (124).
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: – eine zweite dielektrische Schicht (118), angeordnet auf der ersten dielektrischen Schicht (116), wobei die zweite dielektrische Schicht (118) eine oder mehrere der Verbindungen Silizium-Nitrid und Silizium-Oxyd aufweist; – wobei beide dielektrische Schichten (116, 118) Öffnungen (206) aufweisen, durch welche die elektrische Schicht (120) stellenweise die Rückseite des Silizium-Substrates (102) kontaktiert; und – wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen einen p-dotierten selektiven Rückseiten-Emitter (124) aufweist.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Schicht (120) Aluminium und Bor aufweist und wobei die elektrische Schicht (120) weitaus mehr Aluminium als Bor aufweist.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Öffnungen (122, 206) weniger als 1 mm voneinander beabstandet sind.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die lichtzugewandte Oberfläche des Silizium-Substrates (102) ein Vorderseiten-Oberflächen-Feld (108, 110) mit einer stärker negativen Dotierung als die Grunddotierung des Silizium-Substrates (102) aufweist.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, – wobei auf der lichtzugewandten Seite des Silizium-Substrates (102) eine dielektrische Schicht (114) angeordnet ist, welche Silizium-Nitrid aufweist; und – wobei die dielektrische Schicht (114) linienförmige Öffnungen (122, 206) aufweist, in denen elektrische Frontkontakte angeordnet sind, die das Silizium-Substrat (102) stellenweise kontaktieren.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß Anspruch 9, wobei die elektrischen Front-Kontakte ein Höhe-Breiten-Verhältnis von mindestens 0,5:1 aufweisen.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Silizium-Substrat (102) an den Kontaktstellen (110) eine höhere negative Dotierung als an übrigen Bereichen (108) des Vorderseiten-Oberflächen-Felds aufweist.
Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die negative Grunddotierung des Silizium-Substrates (102) einen Gradienten von einer Kante zur gegenüberliegenden Kante des Substrates (102) aufweist.
Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Bor-dotierte Schicht aus amorphem Silizium (302) oder aus Silizium-Oxyd (204) mittels eines PE-CVD-Verfahrens auf der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates (102) abgeschieden wird.
Verfahren zum Herstellen einer Solarzelle (100, 200, 300) gemäß Anspruch 12, wobei die negative Dotierung der lichtzugewandten Frontseite des Silizium-Substrates (102) mittels Diffusion von Phosphor-Oxychlorid erfolgt und die positive Dotierung der lichtabgewandten Rückseite des Silizium-Substrates (102) mittels Festkörperdiffusion aus der Bor-dotierten Schicht in einem Verfahrensschritt erfolgt.